Bài tập hóa học ĐHGTVT có lời giải

thép ,ăn mòn đầu tiên xảy ra trên bề mặt thép,sau đó tiếp tục lấn vào sâu hơn, trong đó bao gồm một bề mặt anốt nơi ăn mòn xảy ra, một bềmặt cực âm giảm oxy và chất điện phân, phản ứng v

a) tính biến thiên entanpi tự do trong quá trình trộn

do A, B là hai khí lý tưởng nên sẽ không xảy ra phản ứng hóa học ,

cũng như tương tác giữa chúng Ở nhiệt độ không đổi thì: ∆Η =0

⇒ ∆ = − × ∆

(1)khi trộn lẫn hai khí với nhau , chỉ xảy ra quá trình khuếch tán: là quá trình giãn nở đẳng nhiệt n a mol khí A từ thể tích V A đến thể tích

n RT V

P

=

,

b B

n RT V

CHƯƠNG II Bài 1: cho phản ứng đơn giản: A B+ →C, có hằng số cân bằng k=

4

6,5 10 × − M s− −1 1

Nồng độ ban đầu của chất A là 0,2M, của chất B là 0,4M Tính

vận tốc ban đầu của phản ứng

2,5M− min−

và phản ứng là phản ứng đơn giản

a) Tính vận tốc ban đầu của phản ứng

b) Tính vận tốc của chất A mất đi 20% lượng ban đầu

Vì phản ứng là phản ứng đơn giản nên ta có bậc phản ứng của A là 2,

của B là 1 Vậy vận tốc ban đầu của phản ứng là:

A B

b) Lúc chất A mất đi 20% so với ban đầu, tức là khi nồng độ chất A phản ứng: 0, 2C A =0, 2.6 1, 2= M

• Áp dụng công thức:

1 1

0,045 0,082 273

ƒ ƒ

+

thép ,ăn mòn đầu tiên xảy ra trên bề mặt thép,sau đó tiếp tục lấn vào sâu hơn, trong đó bao gồm một bề mặt anốt (nơi ăn mòn xảy ra), một bề

mặt cực âm (giảm oxy) và chất điện phân, phản ứng với các bề mặt nàylà:

• Tại Anot:(cực dương là Fe) xảy ra phản ứng :

2 2

tạo thành trên bề mặt thép , đồng thời bị mất

nước từng phần tạo ra gỉ sắt Lớp gỉ sắt này có màu nâu đỏ ( màu của

 Độ ẩm trong đất lớn thì tốc độ ăn mòn tăng nhanh, tuy nhiên đến một giá

trị giới hạn nào đó của độ ẩm thì tốc độ ăn mòn cực đại và khi độ ẩm tiếp tục tăng thì tốc độ ăn mòn lại giảm

 Thành phần hóa học của đất

 pH của môi trường đất tốc độ ăn mòn lớn khi: pH : 4 => 9

 bản chất của muối hòa tan: đặc biệt NaCl phá hủy cấu trúc bề mặt tự nhiên,

làm tăng độ dẫn điện của đất, tạo thuận lợi cho ăn mòn cục bộ

 độ dẫn điện: rất quan trọng trong ăn mòn cục bộ nó phụ thuộc vào lượng

muối hoặc chất hòa tan trong đất và độ xốp của đất

 ăn mòn qua vi sinh vật: một kim loại có thể bị phá hủy trực tiếp hoặc gián

tiếp qua hoạt động của vi sinh vật, khi chúng bám trên bề mặt thép chúng

tiết ra các chất như: HCl … làm ăn mòn bề mặt thép

2) Các phương pháp bảo vệ:

 chế biến lại đất bao quanh cọc thép:

• thêm các hóa chất cào trong đất làm thay đổi tính chất ăn mòn hoặc

 bao phủ bề mặt bằng lớp cách:

• sử dụng các vật liệu hữu cơ: quét bao phủ lớp bitum, chất dẻo…

• xi măng: những lớp phủ xi măng hay bê tong có chiều dày từ 2=>5

cm, những lớp này phải đặc xít

• kim loại: thương dùng là kẽm để bao phủ bảo vể cọc thép

 phương pháp điện hóa: bảo vệ catot, Tối ưu hóa che chắn bảo vệ ca-tốt kết

hợp với sơn chống ăn mòn Trong trường hợp này, bảo vệ hiện tại sẽ xảy ra

ở khu vực bị hư hỏng và bảo vệ bề mặt bằng thép tiếp xúc, do đó làm giảm nguồn cung cấp điện cần thiết Cọc thép tấm có thể được trang bị bảo vệ ca-tốt mà không cần che phủ và các anot bảo vệ có thể được gắn trực tiếp trên các cọc tấm

1 Ba phương pháp chống ăn mòn: cột thép chôn trong nền đất.

Bao phủ bề mặt cột thép bằng lớp cách và bảo vệ điện hóa

Ở phương pháp này ta sử dụng các vật liệu hữu cơ, xi măng và ngay cả kim loại

bảo vệ

- Vật liệu hữu cơ: quét bao phủ lớp bitum, chất dẻo như polistiren, PVC,…

- Xi măng: những lớp bao phủ bằng xi măng hay bê tông có chiều dày từ 2- 5

cm, những lớp này phải đặc xít

- Vật liệu bảo vệ kim loại: thông thường ta dùng kẽm để bảo vệ

c Phương pháp thứ 3:

Bảo vệ bằng phương pháp điện hóa

Đặc biệt có hiệu quả nhất trong việc bảo vệ ống thép là phương pháp kết hợp bao phủ đường ống bằng bitum và bảo vệ catot

2 Ba phương pháp chống ăn mòn: cột thép ngâm trong nước biển.

+) Ống thép ngâm trong nước biển thì không những bị ăn mòn do nước biển mà còn do bám bẩn của các sinh vật phù du (như con hà…) gây ra

Cho nên chúng ta cần quét lớp sơn chống gi xung quanh bề mặt ống thép Sơn

chống gỉ này luôn luôn có chúa các chất độc để chống bám phủ của những sinh

vật phù điện phân như chất bột đồng oxit, bột đồng kim loại arsenit đồng,

cacbonat bazơ đồng, calomen,…

+) Phương pháp thứ 2: Ta phủ lên bề mặt ống thép một lớp kẽm dày để bảo vệ

+) Phương pháp thứ 3: Sử dụng liên hợp quét sơn chống gỉ lên bề mặt kim loại và

bảo vệ catot có dòng hoặc phương pháp bảo vệ catot không dòng

Phầ n 2: Bài tập

Bài 1: Tính biến thiên Entanpi tự do của quá trình trộn nA mol khí A và nB khí B.

Biết rằng ở nhiệt độ và thể tích lúc ban đầu bằng nhau A, B là khí lí tưởng Trong quá trình trộn giữ cho nhiệt độ không đổi Áp dụng với A là H2 có nA = 2 mol và B là N2 có nB = 1 mol và nhiệt độ bằng 27oC

Giải:

a Theo giải thiết: lúc ban đầu hai khí A, B đều có T, V bằng nhau

Gọi thể tích lúc ban đầu của hai khí là: V1 = VA = VB

Sau khi trộn ta có: Vchung = V2 = VA + VB = 2VA = 2VB

Hàm entanpi là hàm trạng thái khuếch độ nên có tính chất cộng tính, vì vậy biếnthiên entanpi tự do của sự trộn lẫn hai khí bằng tổng biến thiên tự do của mỗi khí

= - 5187 J

Vậy biến thiên entanpi tự do của quá trình trộn lẫn hai khí N2 và H2 là

∆

G = - 5187 J

B ài 2: Ở 150oC một phản ứng thực hiện xong trong 16 phút Nếu ở nhiệt độ 200oC

và 80oC thì phản ứng đó sẽ được thực hiện trong bao lâu Cho hệ số phản ứng là 2,5

= 2,55

Mặt khác, ta lại có: V V1

2 = t t2 1

Vậy nếu ở 200oC thì phản ứng sẽ được thực hiện trong 0,16 phút

+) Thời gian để phản ứng được thực hiện xong nếu ở nhiệt độ là 80oC

Theo qui tắc Vanhoff ta có:

= 2,5-7

Mặt khác, ta lại có: V V1

2 = t t2 1

Vậy nếu ở 80oC thì phản ứng sẽ được thực hiện trong 162,76h

Bài 3: Tính xem ở pH nào dung dịch FeCl3 0,1M bắt đầu kết tủa Fe(OH)3 Biết tích số tan của Fe(OH)3 ở điều kiện này là 3,8 10-38

10 8 ,

Vậy ở pH ≥ 1,86 thì dung dịch FeCl3 bắt dầu kết tủa Fe(OH)3

B ài 4: Tính sức điện động của các pin sau ở 25oC

059 ,

(ở 298K) = 0,00 + 0,059lg[H+]

059 , 0

= -0,762 +

01 , 0 lg 2

059 , 0

lg 2

059 , 0

(Ở 298K)

=

3

10 2

2 lg 2

059 , 0

1

lg 2

059 , 0

2 ×

= 6

⇒ C C2

1 = 106

Vậu muốn có sức điện động của pin bằng 0,177 thì tỉ số nồng độ của dung dịch

FeSo4 là C C2

1

= 106

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải

Họ và tên : Bùi Duy Thành

) ( 2 , 0 298 082 , 0

89 , 4 1

2

2

g m

mol RT

PV n

b Theo định luật Hess thì

Bài tập chương 2

Bài 1 : Cho phản ứng A + B → C có hằng số vận tốc k=6,5.10-4 M-1.s-1 Nồng độ ban đầu của chất A là 0,2 M của chất B là 0,4 M Tính vận tốc ban đầu của phản ứng

Giả i

Theo định luật VantHoff ta có v =k.[A]m.[B]n

Do đây là phản ứng đơn giản nên m=n=1

Vậy v = 0,2.0,4.6,5.10-4 = 5,2.10-5 M.s-1

Bài 4 : Cho hằng số vận tốc của phản ứng đơn giản A→B là k= 4,5.10-5s-1 Nồng

độ ban đầu của A là 1,6 M Tính vận tốc ban đầu của phản ứng theo M.s-1 và M.min-1

Giả i

Theo định luật VantHoff ta có v =k.[A]m

Do đây là phản ứng đơn giản nên m=1

Vậy v = 1,6.4,5.10-5 = 7,2.10-5 M.s-1 = 4,32.10-3M.min-1

Bài tập chương 3

B ài 1 : Khi oxi hóa 2,81 gam Cd thu được 3,21 gam CdO Tính nguyên tử lượng

của Cd Biết hóa trị của Cd là II

Giả i

2Cd +O 2 →2CdO

Theo định luật bảo toàn khối lượng thì ta có mCd+mO2=mCdO

) ( 0125 , 0 32

) 81 , 2 21 , 3 ( 32

) ( 4 , 112 0125 , 0 2

81 , 2

3761,0.01,1

Bài 1 : Tính thế điện cực của các điện cực sau (ở 250C) :

a. Đồng nhúng trong dung dịch CuCl2 0,001M

b. Platin nhúng trong dung dịch chứa FeSO4 0,01M và Fe2(SO4)3 0,1M

) ( 2565 , 0 001 , 0 log 2

059 ,

0

2 2

Cu Cu

1 , 0 log 1

059 , 0

2

3 2

log 1

059 ,

0

2 2

V

H H

H

+ + ϕ

ϕ

) ( 821 , 0 10

log 2

059 ,

Zn

+ + ϕ

ϕ

Vậy cực âm của pin là Zn2+|Zn

Cực dương của pin là H2|H+

059 ,

0

2 2

Fe

Fe Fe

059 ,

0

2 2

Fe

Fe Fe

Fe

ϕ

) (

10 2

1

) ( 177 , 0

6 lan C

Bài tập nâng cao

Tìm hi ể u phân tích : Quá trình phá h ủ y c ủ a c ọ c thép chôn vùi trong

n ề n đấ t v à ph ươ ng ph á p b ả o v ệ

Quá trình ăn mòn của cọc thép chôn trong nền đất

Phân tích trong phần bản chất của sự ăn mòn, sự khác biệt về điện thế được tạo

ra trên bề mặt thép bởi sự không đồng nhất về thành phần trên bề mặt thép, hoặc

bề mặt ẩm ướt, hoặc bởi chất điện phân mà thép được nhúng vào Các tế bào điện phân được hình thành gồm: Anot và Catot

Kết quả của sự khác biệt về điện thế trong tế bào là các electron mang điện tích

âm (-) sẽ dịch chuyển từ Anode sang Catot, và các nguyên tử sắt trong khu vực Anot sẽ chuyển đổi thành các ion dương (+)

Các ion sắt mang điện tích dương Fe2+ của Anot sẽ thu hút và phản ứng với các ion mang điện tích âm OH- trong chất điện phân tạo thành oxit sắt từ, hay còn

gọi là gỉ sắt (rust) Ở Catot, electron mang điện tích âm sẽ phản ứng với ion H+

trong chất điện phân để tạo thành khí H2

Trong điều kiện thích hợp, sự ăn mòn diễn ra bởi hàng tỉ phản ứng mỗi giây, và

rất nhanh sau đó, 1 lớp gỉ sắt sẽ xuất hiện trên khu vực Anot

Thật vậy, khi phóng đại vùng Anot và Catot của 1 mẩu thép nhỏ bằng kính hiển

vi, ta nhận thấy rằng tất cả các điện liên kết với nhau ở lớp thép nền, hiện tượng

ăn mòn xảy ra tại Anot

Khu vực Anot sau khi bị ăn mòn sẽ làm thay đổi hiệu điện thế, và như vậy Anot

và Catot sẽ thay đổi vai trò cho nhau, khu vực trước đây chưa bị ăn mòn sẽ bị tấn công Quá trình này cứ tiếp diễn cho đến khi toàn bộ bề mặt thép đều bị gỉ sét

Phương pháp bảo vệ

Cách 1 : Phun Sơn chống ăn mòn Các biện pháp chống rỉ và ăn mòn thép

phổ biến hiện nay là sử dụng các vật liệu ít bị ăn mòn, các vật liệu này thường cógiá thành cao, chỉ lắp đặt ở những nơi không bị ngập nước nên biện pháp phổ

biến nhất là dùng sơn phủ bảo vệ Lớp sơn phủ bảo vệ nhằm tạo một lớp màng chắn (barrier) cách ly kim loại với môi trường nhưng khi lớp bảo vệ này bị hỏng thì hơi ẩm thâm nhập và ăn mòn tấn công vào bên dưới lớp sơn gây phồng rộp và

ăn mòn nên có tuổi thọ thấp chỉ vài năm

Cách 2 : Chống ăn mòn Catốt Chống ăn mòn catốt là sử dụng bản chất của quá trình ăn mòn điện hóa để xây dựng thành một hệ gồm catốt (kim loại cần

bảo vệ) và anốt Anốt được chọn như Mg, Al, Zn làm vật liệu hy sinh thay thế cho

sắt thép cần bảo vệ vì các kim loại này đều đứng trước Fe trong bảng tuần hoàn hóa học Trong hệ luôn tồn tại dòng điện một chiều đi qua giữa anốt và catốt, xuấtphát từ sự chênh lệch điện thế giữa hai kim loại khác nhau trong môi trường tồn tại dung dịch điện phân là nước hoặc do bị áp đặt từ nguồn điện một chiều bên ngoài

NGUYỄN NGỌC TÀN

LỚP : KỸ THUẬT HẠ TẦNG ĐÔ THỊ K52

MSV : 1110670

EM THƯA THẦY HÔM LÀM BÀU KIỂM TRA EM ĐẾN MUỘN QUÀ

CHƯA LÀM ĐƯỢC BÀI THẦY CHO EM LÀM LẠI BÀI KIỂM TRA

BÀI TẬP

CÂU 1: trình bày 3 phương pháp chống ăn mòn thép trong lòng cốt đất và trong nước biển

Bài làm

3 phương pháp chống ăn mòn cốt thép trong lòng đất :

1. chế biến lại đất bao quanh thiết bị :

có thể thưc hiện bằng 3 phương pháp

I. thêm các hóa chất vào tring đất để lamh thay đổi tính chất ăn mòn hoặc

tạo ra màng bảo vệ trên khắp bề mặt kim loại

II. thay đất xung quanh thiết bị bằng những vật liệu khác nhau hoặc đất có

khả năng chiings ăn mòn

III. Thay bằng cát co chứa cabonnatcanxi hoặc cát trung tính

2. bao phủ bề nặt bằng lớp cách và bảo vệ điện hóa :

I. bao phủ bề nặt bằng lớp cách : sử dụng các vật liệu hữu cơ ,xi măng , kim loại bảo vệ

a) Vật liệu hữu cơ : quét bao phủ lớp bitum , PVC chất dẻo…

b) Xi măng : những lớp bao phủ bằng xi măng hay bê tông dày từ 2- 5

cm , những lớp này phải đặc khít

c) Vật liệu bải vệ bằng kim loại : thông thường người ta thương dùng kẽm

để bao phủ bề mặt kim loại các đường ống

3 Bảo vệ bằng phương pháp điện hóa

3 phương pháp chống ăn mòn cốt thép trong nước biển :

1. bao phủ bề nặt bằng lớp cách : người ta thường quét lớp sơn

chống gỉ xuong quanh bề mặt thiết bị sơn chống gỉ này luônluôn có chứa các chất độc để chống bám phủ của những sinh

vật phù điện phân như bột đồng oxit , bột đồng kim loại,…

2. phương pháp bảo vệ catot bằng dòng điện ngoài

3. phương pháp bảo vệ protectorCÂU 2 :

Chương 1

Bài tập 3 : đốt cháy 0,352 gam benzen hơi ở 25°C trong một bình kín với một

lượng dư ooxxy tỏa ra 22475,764 J , sản phẩm cháy là CO2 (K)và H2O (K).Hãy tính:

a. nhiệt cháy của benzen hơi?

b. Tính ▲U và ▲H của phản ứng kho đốt cháy 1 mol Benzen hơi?

Lời giải:

a Phương trình Phản ứng :

C6 H 6(h) + 7.5 O2 (K) => 6 CO2(K) + 3H2O (L)

Theo bài cứ 0.532 / 78 (mol) tỏa ra 22475,746 J

Vậy cứ 1 mol tỏa ra Q = ( -22475,746 1 )/ ( 0.532 / 78) = -3295136 J/mol

b.▲U của phản ứng chính là nhiệt cháy của benzen nên :

Bàu tập 2 : trộn 12 mol khí A với 8 mol khí B trong 1 binh kín dung tích 2 lít

phản ứng xay ra theo phương trình sau :

2A + B => 2C

Hằng số vận tốc của phản ứng trên ở nhiệt độ đó , cho là 2.5 (M-2

Ch ương 2

Bàu tập 2 : trộn 12 mol khí A với 8 mol khí B trong 1 binh kín dung tích 2 lít

phản ứng xay ra theo phương trình sau :

2A + B => 2C

Hằng số vận tốc của phản ứng trên ở nhiệt độ đó , cho là 2.5 M-2 min -1 và phản ứng là đơn giản

a) tính vạn tốc ban đầu của phản ứng

b) tính vận tốc lúc chất A mất đi 20% lương ban đầu

Bài tập 3: Xác định đương lượng gam của một kim loại, biết khi kết tủa ion Cl từ

d2 chứa 1,755 (g) NaCl thì thu được 4,275 (g) kết tủa Clorua kim loại đó Biết ĐNa = 23

Lời giải:

Gọi A là kim loại cần tìm đương lượng gam

Trong dung dịch Na2SO4 có [OH-] = [H+] = 10-7

Nên φ O2/2OH- = φ° - 0.059log [OH-] = 0.4 - 0.059log 10-7 = 0.813 (v)

Chương 1

Bài 11/62

NA mol khí A có thể tích VA

NB mol khí B có thể tích VB

Khi trộn 2 khí với nhau chỉ xảy ra quá trình khuyech tán

Khi khuyech tán khí A: khuyech tán từ thể tích VAđến (VA + VB )

∆SA= nA.R.ln( A

B A

V

V

V +

)Khi khuyech tán khí B: khuyech tán từ thể tích VBđến (VA + VB)

∆SB= nB.R.ln( B

B A

B A

n

n n V

V

, B

B A B

B A

n

n n V

V

(2)

Từ (1) và (2) ta có :

∆Shê = nA.R.ln( A

B A

n

n

n +

) = 1.8,14.ln2 +1.8,314.ln2 = 11,52 J/

0K

khi trộn lẫn 2 khí với nhau chỉ xảy ra hiện tượng khuyech tán

Ap dụng với :A là H2 ,B là N2 với nA=nB=1 mol

Khi đó ta có

Khi khuyech tán khí A: khuyech tán từ thể tích VAđến (VA + VB )

∆SA= nA.R.ln( A

B A

V

V

V +

)Khi khuyech tán khí B: khuyech tán từ thể tích VBđến (VA + VB)

∆SB= nB.R.ln( B

B A

V

V

V +

) (1)Mặt khác :ban đầu T và P như nhau

A

B A A

B A

n

n n V

V

, B

B A B

B A

n

n n V

n

n

n +

) ] = - 300.[ 1.8,314.ln2 + 1.8,314.ln2]= -3457,69 J

Chương 2:

Để kết tủa Fe(OH)3 khi đó

[Fe3+].[OH-]3 >TFe(OH)

3

=>[OH-]=

3

3 ) (

] [

] [

10 8 ,

] [

] [

=0,77+ 0,059.lg0,01

2 , 0

Cọc thép chôn vùi trong nền đất xảy ra hiện tượng ăn mòn là do tác dụng của các

yếu tố tự nhiên như nước, oxy không khí với sắt

Sự ăn mòn hóa học trong cọc thép chôn vùi dứới lòng đất :

Sắt tiếp xúc với nước và khí oxy xảy ra hiện tương ăn mòn hóa học như sau 3Fe +4H2O → Fe3O4 + 4H2

3Fe +2O2→ Fe3O4

=> sắt trong cọc thép bị ăn mòn

Sự ăn mòn điện hóa của thép chôn vùi trong lòng đất :

Thép là hợp kim của Fe-C gồm những tinh thể Fe tiếp xú trực tiếp với tinh thể C

- Không khí ẩm có chứa H2O, CO2, O2…tạo ra lớp dung dịch chất điện li phủ lên

bề mặt,thép làm xuất hiện vô số pin điện hóa mà Fe là cực âm, C là cực dương

- Ở cực âm xảy ra sự oxi hóa: Fe → Fe2++ 2e

- Ở cực dương xảy ra sự khử: 2H++ 2e → H2và O2+ 2H2O + 4e → 4OH

Tiếp theo: Fe2++ 2OH-→ Fe(OH)2

4Fe(OH)2+ O2(kk)+ 2H2O → 4Fe(OH)3

- Theo thời gian Fe(OH)3sẽ bị mất nước tạo ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là

Fe2O3.xH2O

=>Theo thời gian cọc thép chôn vùi trong nền đất bị ăn mòn

Sự ăn mòn sinh học trong cọ thép bị chôn vùi trong nền đất:

Các sinh vật trong đất bám vào coc thép tuy chúc không trực tiếp làm ăn mòn cọc thép nhưng trong quá trình tiếp xúc với cọc thép chúng bám ở cọc thép và tiết ra

những dịch làm cọc thép bị ăn mòn