luân văn báo cáo kết quả ăn mòn hóa học trong nhiều môi trường


: Tóm tắt đề bài :
• Thế ăn mòn : ϕ
ăn mòn
= -0.85V
• [Zn
2+
] = 10
-6
M, ϕ
o
Zn2+
= -0.76V
• Mật độ dòng ăn mòn: i
o
= 10
-2
(A/m
2
)
• Hệ số Tafel : B
a
= 0.045V
 xác định tốc độ ăn mòn của kẽm ở điều kiện trên


• Tại nhiệt độ 25
o
C, theo phương trình Nernst ta có:
ϕ
Zn2+

= ϕ
o
Zn2+
+ .lg[Zn
2+
] = -0.76 + .lg(10
-6
) = -0.937V
• Xác định quá thế:
ɳ= ϕ
ăn mòn
- ϕ
Zn2+
= -0.85 – (-0.937) = 0.087V
• Phương trình Butler-Volmer cho điện cực đơn:
i= i
a
+i
c
= i
o
.exp( - i
o
.exp( ()
Với điều kiện  chỉ xảy ra quá trình anot
Khi đó ()  i= i
a
= i
o
. exp(

 logi
a
= lgi
o
+ với b
a
= = 0.045V
 logi
a
= lg(10
-2
) +
 i
a
= 0.86 A/m
2
• Tốc độ ăn mòn của kẽm trong nước biển ở 25
o
C :
k
m
= = 2,9.10
-4
( g/m
2
.s ) = 2,9.10
-7
( Kg/m
2
.s )

=
= 4,1.10
-11
(m/s)
= 4,1.10
-11
.10
3
.365.24.3600= 1,29 (mm/năm)
Bài 14.6/trang 282- sách 116bài tập hóa lý cơ sở
 Tại anot: ƞ
a
= b
a
x = 0.045x = 0.135V
 Tại catot: ƞ
c
= b
c
x = -0.12x = -0.96V
Bài 14.7/trang 282- sách 116bài tập hóa lý cơ sở

- Trong môi trường pH = 4 ( môi trường axit) có 2 khả năng ăn mòn là khử phân cực hydro và oxi. Vì
môi trường đã đuổi hết oxi nên chỉ có thể xảy ra quá trình khử phân cực hydro
- Điều kiện để xảy ra sự khử phân cực hydro: EHcb > EM

- Theo đề bài thì thiếc bị ăn mòn trong môi trường pH=4. Do đó Sn Sn
2+
+ 2e
Lúc này, môi trường gồm 2 ion: H

+
và Sn
2+
. Xét khả năng ăn mòn của Fe trong môi trường này

- Xét khả năng ăn mòn của Fe với ion Sn
2+
: Fe + Sn
2+
- Giả sử sắt bị ăn mòn bởi ion Sn
2+
. Khi đó, ta có phương trình : Fe + Sn
2+
Fe
2+
+ Sn (1)
 Tại anot: Fe Fe
2+
+ 2e
= + = -0.44 + x lg (10
-6
) = -0.617 (V)
 Tại catot: Sn
2+
+ 2e Sn
= + = -0.14 + x lg (10
-6
) = -0.317 (V)
 Khi đó : E
pin

= ϕ
+
- ϕ
-
= -0.317 + 0.617 = 0.3 (V) ˃ 0
 phản ứng (1) tự xảy ra
 Sắt bị ăn mòn trong môi trường có ion Sn
2+
(*)

- Xét khả năng ăn mòn của Fe trong môi trường có ion H
+
- Theo kết quả (*) thì ta thấy Sn
2+
bị Fe chuyển về Sn, vì thế ta có thể xem Sn như một điện cực để H
2
sinh ra bám vào. Do đó , ta có sơ đồ pin như sau: (-) Fe/Fe
2+
// H
+
/H
2
,Sn (+)
 Tại anot : Fe Fe
2+
+ 2e
= + = -0.44 + x lg (10
-6
) = -0.617 (V)
 Tại catot: H

+
+ 2e H
2
- Ta có : ƞ = ΔE - ΔE
cb

Với : ΔE = - = 0 – (- 0.14) = 0.14 (V)
ΔE
cb
= - = + 0.317
 0.53 = 0.14 – ( + 0.317 )  = -0.073 (V)
- Ta thấy : ˃  Fe bị ăn mòn
Vậy sắt bị ăn mòn trong dung dịch trên
Bài 14.8/trang 282- sách 116bài tập hóa lý cơ sở


• Dung dịch có pH=3, bão hòa H2
• b
a
= 0.04 ; b
c
= -0.12 V
• = -0.398V
• i
o
= 9.10
-7

A/Cm
2

• [ Fe] = 10
-6
M
• Tính tốc độ ăn mòn của Fe


 Tại anot: Fe Fe
2+
+ 2e
 = + = -0.44 + x lg (10
-6
) = -0.617 (V)
 Quá thế : ƞ
a
= - = -0.398+ 0.617 = 0.219 (V)
 Mật độ dòng anot: i
a
= i
o
.lg(ƞ
a
/b
a
) = 9x10
-7
.lg(0.219/0.04)= 6.6x10
-7
(A/Cm
2
)

 Tại catot: H
+
+ 2e H
2
 = -0.059x pH = -0.059x 3 = -0.177V
 Quá thế: ƞ
c
= - = -0.398 + 0.177 = -0.221 V
 Mật độ dòng catot: i
c
= -i
o
.lg(ƞ
c
/b
c
) = -9x10
-7
.lg(-0.221/-0.12)= -2.4x10
-7
(A/Cm
2
)
 i
tổng
= i
a
+ i
c
= 4.2x10

-7
(A/Cm
2
)
 Tốc độ ăn mòn của sắt:
k
m
= = 1.2x10
-10
( g/cm
2
.s ) =1.2x10
-9
( Kg/m
2
.s )
=
= 1.5x10
-13
(m/s)
=1.5x10
-13
.10
3
.365.24.3600= 0.005 (mm/năm)
Bài 14.9/trang 282- sách 116bài tập hóa lý cơ sở

 !"#$%&
1. Trong môi trường axit có 2 khả năng xảy ra phản ứng sau:
… trang 277/ sách 116baif tập hóa lý cơ sở



'()*
1. +,-./(01234-567(89:;<=>
?@
A9BC
DE
FGH
8?
9BC
DE
 Sơ đồ pin: Fe/Fe
2+
(10
-6
)//H
+
(pH=3)/H
2
(10
-6
)
Tại anot: Fe Fe
2+
+ 2e
= + = -0.44 + x lg (10
-6
) = -0.617 (V)
 Tại catot: H
+

+ 2e H
2
= -0.059x pH – 0.03xlg(P
H2
) = -0.059x 3 – 0.03xlg(10
-6
) = 0.003V
 Khi đó : E = - = 0.003+ 0.617 = 0.62V ˃0
 Fe bị ăn mòn
2. /./(01234-567(89I;<+
?@
A9BC
DE
FGH
8?
9BC
DE
 Tại anot: Sn
2+
+ 2e Sn
= + = -0.136 + x lg (10
-6
) = -0.313(V)
 Tại catot: H
+
+ 2e H
2
= -0.059x pH – 0.03xlg(P
H2
) = -0.059x 7 – 0.03xlg(10

-6
) = -0.233V
 Khi đó : E = - = -0.233+ 0.313 = 0.08V ˃0
 Sn bị ăn mòn
3. /./(01234-567(89I;<+
?@
A9BC
DE
FGH
J?
9CK?"-
 Tại anot: Sn
2+
+ 2e Sn
= + = -0.136 + x lg (10
-6
) = -0.313(V)
 Tại catot: 2H
+
+O
2
+ 2e H
2
O
= 1.23 -0.059xpH – 0.015xlg(P
O2
) = 1.23-0.059x 7 – 0.015xlg(0.2) = 0.827V
 Khi đó : E = - = 0.827+ 0.313 = 1.14V ˃0
 Sn bị ăn mòn
BLKBC (Trang 283, sách 116 Bài tập hóa lý cơ sở, Lâm Ngọc Thiềm)

Tính tốc độ ăn mòn của kim loại sắt với chất khử phân cực là Hidro. Biết rằng hệ số Tafel b
c
= 2b
a
= 0,1 V
và dòng trao đổi đối với mỗi quá trình anod và catod là bằng nhau và bằng 10
-1
A/m
2
.
Cho biết thế điện cực chuẩn của sắt là -0,44 V và [Fe
2+
] = 10
-6
M. Chấp nhận điều kiện pH =7 và P
H2
= 1
atm.
(Chú ý xảy ra cơ chế ăn mòn pin đoạn mạch)
M
sơ đồ pin: (-) Fe/Fe
2+
//H
+
/H
2
(+)
E
Fe2+/Fe
= -0,44 + .lg 10

-6
= -0,617 V
E
H+/H2
= - 0,059.7 -0,03.lg1=- 0,413 V
 E = - 0,413 + 0,617 = 0,204V
 E
o
= 0,44 V
Nên ɳ = E
o
- E = 0,44 – 0,204 = 0,236
Ta có ɳ = β.lg.
Với β = b
c
+ b
a
= 0,1 + 0,1/2 = 0,15 V
 I
am
= 3,744 (A/m
2
)
Do ăn mòn điện hóa theo cơ chế của 1 pin điện đoạn mạch nên mật độ dòng ăn mòn:
I
am
=i
a
= 3,744 (A/m
2

)
Tốc độ ăn mòn:K = = =1,086.10
-3
(g/m.h)