M ạch chỉnh lưu Dịng DC ra
PHẦN BÀI TẬP
5) Dịng điện bảo vệ thực chạy từ dung dịch điện ly về bề mặt cấu trúc
PHẦN BÀI TẬP
1) Vẽ định tính giản đồ Evans cho trường hợp ăn mịn kim loại trong mơi trường trung tính cĩ sục khí oxy. Biết oxy phĩng điện ở dịng giới hạn, hảy chỉ ra mật độ dịng trao đổi,
điện thế thuận nghịch của kim loại và oxy, mật độ dịng giới hạn, mật độ dịng ăn mịn và
điện thếăn mịn.
2) Vẽ định tính giản đồ Evans cho trường hợp ăn mịn kim loại trong dung dịch axít đã
đuổi khí oxy. Chỉ ra mật độ dịng trao đổi, điện thế thuận nghịch của các phản ứng riêng phần, mật độ dịng ăn mịn và điện thếăn mịn.
3) Vẽđịnh tính giản đồ Evans cho hai kim loại Fe và Zn nối với nhau và nhúng trong mơi trường axít đã đuổi khí. Chỉ ra mật độ dịng trao đổi, điện thế thuận nghịch của hai kim loại, phản ứng điện cực trên các nhánh, mật độ dịng ăn mịn và điện thếăn mịn. Biết rằng Fe cĩ
điện thế lớn hơn Zn nhưng cĩ i0 nhỏ hơn.
4) Tính điện thế thuận nghịch của phản ứng điện cực trong dung dịch pH = 4 Fe2O3 + 6H+ + 6e = 2Fe + 3H2O
Điện thếđiện cực tiêu chuẩn của phản ứng này là Eo = - 0,051 V
Đáp số: - 0,287 V
5) Tính điện thế thuận nghịch của phản ứng trong dung dịch Na2SO4 cĩ pH = 10 Cu2O + H2O + 2e = 2Cu + 2OH-
Điện thếđiện cực tiêu chuẩn của phản ứng này là Eo = - 0,365 V
Đáp số: - 0,129 V
6) Điện trở phân cực trên giản đồ Evans của một kim loại trong mơi trường axít là rcor = 0,25 Ωcm2 và hệ số Tafel βa = βc = 35 mV. Tính mật độ dịng ăn mịn icor.
Đáp số: 70 mA/cm2
7) Các phát biểu sau là đúng hay sai. Giải thích
a) Điện thế bảo vệ của một kim loại luơn nhỏ hơn điện thếđiện cực tiêu chuẩn của nĩ
b) Điện thế ăn mịn của Crơm ở trạng thái hoạt động luơn lớn hơn điện thế ăn mịn của Crơm ở trạng thái thụđộng
c) Tốc độ ăn mịn của một kim loại ởđiện thếăn mịn luơn luơn là khơng đáng kể
d) Điện thếăn mịn của các kim loại cĩ thểđược tính theo phương trình Nernst 8) Cho thí nghiệm sau:
Bình I và II chứa 1 lít dung dịch trung tính giống nhau và đậy kín. Cho mẫu Zn (100 x 50 mm) vào bình I và mẫu Fe cùng kích thước vào bình II. Sau 5 giờ, lấy hết sản phẩm ăn mịn trên Fe và Zn. Khối lượng bị mất của Zn là 0,61 g và của thép là 0,585 g.
Biết io,Zn = 10-2 A/m2, io,Fe = 10-4 A/m2, io,Oxy/Zn = io,Oxy/Fe = 10-3 A/m2, icor = iL,Oxy
Erev,Oxy = 0,81 V, Eo(Fe2+/Fe) = - 0,44 V, Eo(Zn2+/Zn) = - 0,76 V.
a) Xác định tốc độ ăn mịn K [g/m2h] và mật độ dịng ăn mịn [A/m2] cho Zn và Fe. Giả sử
Zn và Fe khi hịa tan chỉ tạo ion hĩa trị 2.
Đáp số: KFe = 11,7 g/ m2h, KZn = 12,2 g/ m2h, icor,Fe = 11,23 A/m2, icor,Zn = 10 A/m2,
b) Nếu Ecor,Fe nằm ở miền chuyển tiếp giữa khống chế động học và khống chế khuếch tán (Ecor,Fe = 0,2 V), Ecor,Zn nằm ở miền khống chế khuếch tán (Ecor,Zn = - 0,3 V), hãy vẽ đường cong phân cực cho hai hệ và viết phương trình phản ứng điện cực tương ứng trên các nhánh. c) Biết hệ số khuếch tán Doxy = 10-9 m2/s và bề dày lớp khuếch tán δ = 10-5 m. Hãy xác định nồng độ oxy trong bình I trước khi thí nghiệm.
Đáp số: 4,8 x 10-3 mol/l
9) Sau khi ngâm trong mơi trường ăn mịn 1 năm, đường kính viên bi sắt giảm đi 40 cm. Giả sử ăn mịn là đều và ăn mịn theo phương đường kính, hảy xác định mật độ dịng ăn mịn (A/m2) và tốc độăn mịn (g/m2.h). Biết MFe = 55,85, Fe → Fe2+, F = 96500 C, ρ = 7,86 g/cm3
Đáp số: icor = 172,26 A/m2, K = 179,45 g/m2h.
10) Một ống sắt hình trụ bị ăn mịn cả phía trong và phía ngồi. Giả sửăn mịn là đều và (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ăn mịn theo phương đường kính hình trụ. Biết tốc độ ăn mịn bên trong ống = 100 lần tốc
độ ăn mịn bên ngồi ống và thời gian để bề dày ống giảm đi 30 mm là 1 năm. Xác định mật độ dịng ăn mịn bên trong và bên ngồi ống. Biết MFe = 55,85, Fe → Fe2+, F = 96500 C, ρ = 7,86 g/cm3.
Đáp số: icor (ngồi) = 0,25 A/m2, icor (trong) = 25,6 A/m2
11) Một mẫu sắt dạng khối lập phương cạnh 1 cm được đặt trong mơi trường ăn mịn. Giả sửăn mịn khơng xảy ra trên mặt đáy, ăn mịn là đều, hảy xác định mật độ dịng ăn mịn (A/m2), nếu sau 2 ngày khối lượng mẫu giảm đi 3 g. Biết MFe = 55,85, Fe → Fe2+, F = 96500 C.
Đáp số: icor = 120 A/m2
12) Một protector kẽm dạng tấm phẳng được đặt nằm ngang trong mơi trường nước biển cĩ mật độ dịng ăn mịn là 10 A/m2. Giả sửăn mịn là đều, ăn mịn trên bề mặt phía trên và phía dưới nhưng khơng ăn mịn xung quanh, hảy xác định thời gian để bề dày bản kẽm giảm
đi 30 mm. Biết MZn = 65,38, Zn → Zn2+, F = 96500 C, ρ = 7,14 g/cm3.
Đáp số: 2 năm
13) Một mẫu kẽm được treo trong dung dịch HCl 0,1 M đã đuổi khí, chứa 0,01 M Zn2+. Vẽ giản đồ Evans và xác định điện thếăn mịn, mật độ dịng ăn mịn. Biết io,Zn = 10-2 A/m2, io,H = 10-2,2 A/m2, điện thế tiêu chuẩn của hydro là 0 V, điện thế tiêu chuẩn Zn → Zn2+ là - 0,76 V, hệ số gĩc trên giản đồ Evans của nhánh anốt là 5 V-1 và của nhánh catốt là -20 V-1.
Đáp số: b) Ecor = - 0,22 V, icor = 10 A/m2
14) Một bình chứa 2 lít dung dịch HCl 0,1 M đã đuổi khí . Bỏ vào bình một viên bi sắt cĩ
đường kính 20 mm rồi đậy kín bình lại, sau 2 ngày nồng độ axít cịn lại là 0,02 M. a) Viết các phương trình phản ứng ăn mịn riêng phần anốt, catốt, phản ứng ăn mịn tổng nếu xem Fe bị hịa tan thành Fe2+. b) Mật độ dịng ăn mịn icor( A/m2) là bao nhiêu (xem như diện tích bi khơng đổi). Biết MFe = 55,85
Đáp số: icor = 71 A/m2
15) Sắt ăn mịn trong axít cĩ dạng đường cong phân cực sau (MFe = 55,85; ρ = 7,86 g/cm3) -0,45 -0,35 -0,25 -0,15 -0,05 0,05 0 5 10 15 20 25 30 i (A/m2)
E (V) Đường cong phân cực anốt : Fe → Fe2+ + 2 e
Đường cong phân cực catốt : 2 H + + 2 e → H2
a) Nếu mẫu sắt thí nghiệm cĩ S = 1 dm2, xác định tổn thất khối lượng sau 100 giờ làm việc (g/dm2). Đáp số: 20,8 g/dm2 b) Nếu muốn sau 100 giờ làm việc chỉ mịn 0,1 mm thì phải khống chế dịng ic , dịng ăn mịn icor , điện thế là bao nhiêu.
Đáp số: ic = 27 A/m2, icor = 7,56 A/m2, E = -0,35 V
16) Sắt ăn mịn trong axít cĩ dạng đường cong phân cực sau
-0,5-0,4 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0 5 10 15 20 25 30 i (A/m2)
E (V) Đường cong phân cực anốt : Fe → Fe2+ + 2 e
Đường cong phân cực catốt : 2 H + + 2 e → H2
Độ dốc của đường cong phân cực anốt ΔEA/ia = 0,95 /100 (V/A/m2)
Độ dốc của đường cong phân cực catốt ΔEC/ic = 1,10 /100 (V/A/m2)
a) Xác định icor và Ecor (hãy chỉ trên đồ thị). Nếu tăng độ dốc của đường cong phân cực anốt lên 2 lần, độ dốc của đường cong phân cực catốt giữ nguyên, xác định icor và Ecor (hãy chỉ trên đồ
thị).
Nếu tăng độ dốc của đường cong phân cực catốt lên 2 lần, độ dốc của đường cong phân cực anốt giữ nguyên, xác định icor và Ecor (hãy chỉ trên đồ thị).
Đáp số: a) (20 A/m2 -0,22 V) (13,66 A/m2 -0,28 V) (13,14 A/m2 -0,15 V)
b) Nếu tăng độ dốc cả hai đường lên 2 lần, xác định icor và Ecor (hãy chỉ trên đồ thị). Nếu trong trường hợp này sau 100 giờ tổn thất kim loại là bao nhiêu g/dm2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đáp số: b) (10 A/m2 -0,22 V) 10,4 g/dm2
17) Ăn mịn kẽm trong mơi trường trung tính cĩ dạng đường cong phân cực sau
-1,00-0,50 -0,50 0,00 0,50 1,00 0 20 40 60 80 100 i (A/m2) E (V) A B Eo O x y Eo Zn
EoOxy A : Đường cong phân cực catốt EoZn B: Đường cong phân cực anốt
a) Xác định nồng độ oxy ban đầu (CoOxy ) cho biết D (oxy) = 10-9 m2/s, δ (oxy) = 4 x 10-5 m. b) Khi đuổi oxy thì nồng độ oxy biến thiên từ
CoOxy đến CminOxy. Biết rằng CminOxy = 0,2 CoOxy
(tất cả các trường hợp icor = iL) . Xác định mối quan hệ giữa icor và nồng độ oxy. Xác định tỉ lệ
khối lượng kim loại bịăn mịn mmax /mmin.
Đáp số: a) 8 x 10-3 mol/l b) mmax /mmin = 5
18) Một bình chứa 2 lít dung dịch nước nuối trung tính. Bỏ vào bình một viên bi sắt cĩ
đường kính 20 mm rồi đậy kín bình lại. Mật độ dịng giới hạn của oxy đo được lúc đầu là 15 A/m2 và sau 5 ngày là 5A/m2. a) Viết các phương trình phản ứng ăn mịn riêng phần anốt, catốt, phản ứng ăn mịn tổng nếu xem Fe bị hịa tan thành Fe2+. b) Tốc độăn mịn K (g/m2h) là bao nhiêu (xem như diện tích bi khơng đổi). Biết D (oxy) = 10-9 m2/s, δ (oxy) = 10-5 m, MFe = 55,85, F = 108 C/Kmol.
Đáp số: b) K = 0,37 g/m2h
19) Trong pin khơ người ta sử dụng lon kẽm hình trụ dày 0,5 mm để làm anốt. Lon kẽm này sẽ cung cấp một dịng điện 1,5 A từ bề mặt của nĩ cĩ diện tích 175 cm2. Nếu ăn mịn là
đều trên tồn bề mặt lon, hãy xác định thời gian để bề dày lon giảm đi 30%. Cho biết ρZn = 7,14 g/cm3, MZn = 65,39.
Đáp số: 10 giờ
20) Đường cong phân cực khi Fe bịăn mịn trong dung dịch trung tính
-1,00-0,50 -0,50 0,00 0,50 1,00 0 1 2 3 4 5 i (A/m2) E (V) a) Xác định mật độ dịng ăn mịn icor , điện thế ăn mịn Ecor b) Muốn giảm icor phải cĩ biện pháp gì (chỉ dựa vào đồ thị). Nếu icor =iL O, 2 = 3,6 A/m2 xác định CO 2 0 D (oxy) = 4x10-9 m2/s, δ (oxy) = 3 x 10-5 m.
Đáp số: a) icor = 3,6 ÷ 3,8 A/m2 Ecor = 0,4 V b) CO = 0,68 x 10-4 mol/l (kmol/m3)
2
21) Thí nghiệm khảo sát hiệu quả bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh.
Mẫu Fe (cĩ diện tích làm việc là 0,008 m2) và mẫu Zn (cĩ diện tích làm việc là 0,01 m2) nhúng trong dung dịch axít HCl 1M trong 3 giờ như hình vẽ.
a) Khi khĩa K mở, xác định tốc độăn mịn Ko,Fe, Ko,Zn
(g/m2h).
b) Lặp lại thí nghiệm (sử dụng mẫu mới) nhưng với khĩa K đĩng, dịng điện trung bình chạy qua mạch là 0,5 A. Xác định tốc độăn mịn K1,Fe, K1,Zn (g/m2h). Biết MZn = 65,38, Zn → Zn2+, MFe = 55,85, Fe → Fe2+, F = 96500 C. K A H2 H2 Fe Zn HCl 1M
Biết thể tích khí hydrơ thốt ra [ml], ởđiều kiện tiêu chuẩn, tại các thời điểm cho theo bảng: Mẫu TN Khĩa K mở Khĩa K đĩng
Mẫu Fe 700 1025 Mẫu Zn 1400 1150
22) Một tấm kẽm cĩ kích thước 100 x 50 x 1 mm với các mặt được bao phủ bởi một lớp oxýt kẽm dày 0,5 mm. Tấm kẽm được đặt nằm ngang (như hình vẽ) trong 2 lít dung dịch HCl 1 M. Sau 810 phút thì nồng độ HCl cịn lại là 0,6 M. Giả sử ăn mịn là đều; phản ứng tác dụng với axít chỉ xảy ra trên bề mặt phía trên và phía dưới mà khơng xảy ra ở bề mặt
xung quanh tấm kẽm. Biết MZn = 65,38, Zn → Zn2+, F = 96500 C, ρZn = 7,14 g/cm3, ρZnO = 5,59 g/cm3
100 50
Hãy xác định: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a) Thể tích khí Hydro thốt ra ởđiều kiện tiêu chuẩn.
b) Tốc độ ăn mịn kẽm (μm/h) và mật độ dịng ăn mịn kẽm A/m2, biết rằng sau 10 phút mới thấy hydro thốt ra.
23) Một bể chứa nước bằng thép cĩ bề dày thành bể là 5 mm. Biết MFe = 55,85; ρFe = 7,87 g/cm3; F = 96500 C/mol và mật độ dịng ăn mịn là 0,2 A/m2. Nếu bể chỉ làm việc an tồn khi bề dày thành bể tối thiểu là 2 mm, thì tuổi thọ của bể sẽ là bao nhiêu năm?
BÀI TẬP LÀM THÊM
1. Nhúng đồng trong dung dịch NaCl 0,5N ở 20 oC. Nếu hệ số khuếch tán oxy là Doxy = 1,95 x 10-5 cm2/s; nồng độ oxy trong dung dịch Coxy = 0,0225 mol/cm3; bề dày lớp khuếch tán là 0,075 cm, thì mật độ dịng ăn mịn đồng (= mật độ dịng giới hạn của oxy) sẽ là bao nhiêu?
Đáp số: 2,26 A/cm2
2. Biết thếđiện cực tiêu chuẩn Eo(Al2O3/Al) = -1,55 V, điện thế thuận nghịch của phản ứng Al + 3H2O = Al2O3 + 6H+ + 6e trong dung dịch cĩ pH = 5 là bao nhiêu?
Đáp số: -1,845 V
3. Biết thế điện cực tiêu chuẩn Eo(Cu2O/Cu) = -0,358 V, điện thế thuận nghịch của phản
ứng Cu2O + H2O + 2e = 2Cu + 2OH- trong dung dịch cĩ pH = 10 là bao nhiêu?
Đáp số: -0,122 V
4. Nếu áp suất riêng phần của hydrơ là 2 at, thì thế điện cực thuận nghịch của phản ứng 2H+ + 2e = H2 trong dung dịch NaCl 1 M cĩ pH =2 ở 25 oC là bao nhiêu?
Đáp số: – 0,127 V
5. Biết trong khơng khí cĩ chứa 21% khí oxy, thế điện cực tiêu chuẩn Eo(O2/OH-) = 0,401 V, Eo(O2/H2O) = 1,226 V thì thếđiện cực thuận nghịch của oxy trong dung dịch trung tính Na2SO4 1M ở 25 oC là bao nhiêu?
Đáp số : + 0,804 V
6. Biết áp suất riêng phần của oxy trong khơng khí là 0,21 at, thế điện cực tiêu chuẩn Eo(O2/OH-) = 0,401 V, Eo(O2/H2O) = 1,226 V. Các kim loại nào sau đây cĩ thể bị ăn mịn trong dung dịch nước muối trung tính ở 25 oC: (1) Kim loại cĩ thế điện cực thuận nghịch Erev = 1,005 V; (2) Kim loại cĩ Erev = 0,987 V; (3) Kim loại cĩ Erev = 0,715 V
Đáp số: Chỉ cĩ kim loại (3) bịăn mịn
7. Một bình chứa 2 lít dung dịch HCl 0,2 M đã đuổi khí. Bỏ vào bình một viên bi sắt cĩ
đường kính 20 mm rồi đậy kín bình lại, sau 2 ngày nồng độ axít cịn lại là 0,04 M. Tốc độ ăn mịn vcor (m/năm) là bao nhiêu (xem như diện tích bi khơng đổi). Biết MFe = 55,85, F = 96500 C/mol, khối lượng riêng ρ = 7,86 g/cm3, Fe hịa tan tạo Fe2+
Đáp số: 0,165 m/năm
8. Một ống sắt hình trụ cĩ đường kính trong 80 mm bị ăn mịn ở phía trong do axít. Giả sử ăn mịn đều và ăn mịn theo phương đường kính hình trụ. Nếu tốc độ ăn mịn phía trong
ống bằng 0,553 x 10-10 m/s, thì sau 10 năm đường kính trong của ống là bao nhiêu mm?
Đáp số: 114 mm
9. Một ống sắt hình trụ bị ăn mịn ở phía ngồi do oxy hịa tan. Giả sửăn mịn đều, khơng
ăn mịn trên hai mặt đáy và ăn mịn theo phương đường kính hình trụ. Biết MFe = 55,85, Fe
→ Fe2+, ρ = 7,86 g/cm3. Nếu điện thế ăn mịn Ecor nằm ở miền khống chế khuếch tán của oxy, nồng độ oxy là 2,5 x 10-6 mol/l, hệ số khuếch tán Doxy = 3 x 10-9 m2/s và bề dày lớp khuếch tán δ = 10-5 m, tốc độăn mịn (m/s) phía ngồi ống sẽ là
Đáp số: 1,105 x 10-11 m/s
10. Viên bi sắt cĩ đường kính 50 mm bịăn mịn trong dung dịch trung tính cĩ sục khí oxy. Nồng độ oxy là 10-5 mol/l, hệ số khuếch tán Doxy = 10-9 m2/s và bề dày lớp khuếch tán δ = 10-5 m. Nếu mật độ dịng ăn mịn bằng mật độ dịng giới hạn của oxy thì sau bao lâu đường kính viên bi cịn lại 30 mm. Giả sửăn mịn đều, ăn mịn theo phương đường kính, ăn mịn tạo thành Fe2+ và MFe = 55,85, ρFe = 7,87 g/cm3.
Đáp số: 7869 ngày = 21,6 năm
11. Thí nghiệm khảo sát hiệu quả bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mẫu Fe và mẫu Zn cĩ cùng diện tích làm việc là 0,5 dm2 và nhúng trong dung dịch axít HCl 1M như hình vẽ.
Khối lượng mẫu Fe ban đầu là 13 g và sau khi mở
khĩa K trong 5 giờ là 11 g.
a) Tình tốc độ ăn mịn của Fe sau khi khĩa K mở
trong 5 giờ, K0,Fe (g/m2h). Lặp lại thí nghiệm với khĩa K đĩng, biết hiệu quả