bài tập điện hóa ăn mòn

BÀI TẬP ðIỆN HÓA-ĂN MÒN
Câu 1:

Có một chiếc pin như sau: Pt , H 2 ( PH = 1) ddHCl KCl bh Hg 2 Cl 2 , Hg
2

1/ Viết các phản ứng xảy ra trong pin (gồm phản ứng trên các cực và phản
ứng tổng quát).
2/ Xác ñịnh pH. Cho biết sức ñiện ñộng của pin ở 180C bằng 0.332 V và ở
nhiệt ñộ này thế của ñiện cực calomel bão hòa bằng 0.250 V. (R = 8.314 J/K.mol;
F = 96500 C)
Câu 2:
Trong số các kim loại sau ñây, kim loại nào bị ăn mòn trong không
khí ẩm có pH=7 và nhiệt ñộ 250C : Fe, Cu, Pb, Ag? Cho biết thế ñiện cực chuẩn
của kim loại tương ứng bằng - 0.44; + 0.34; - 0.126; + 0.799 V. Cho biết áp suất
riêng phần của oxy trong không khí ẩm bằng 0.21 atm và EO0 / H O = +1.23V . ðể
kim loại bị ăn mòn, nồng ñộ của nó không nhỏ hơn 10-6 mol/l.
Tính tốc ñộ ăn mòn của kẽm trong nước biển ở 250C. Cho biết thế ăn
Câu 3:
mòn bằng -0.85 V, nồng ñộ Zn2+ bằng 10-6mol/l, thế ñiện cực chuẩn của kẽm bằng
-0.76 V, hệ số Tafel bằng 0.045 V và io,Zn = 10-2A/cm2.
Câu 4:
Hai tấm sắt và thiếc tiếp xúc trực tiếp với nhau trong dung dịch có
pH = 4, và ñã ñuổi hết oxy hòa tan (PH2 = 1atm). Sắt và thiếc có bị ăn mòn trong
dung dịch này không? Tính sức ñiện ñộng của pin? Chấp nhận rằng nồng ñộ ion
tối thiểu ñể gây ăn mòn là 10-6mol/l. Cho biết thế chuẩn của sắt và thiếc là - 0.44
và - 0.14 V.
Trường hợp có sự hòa tan oxy vào dung dịch (PO2 = 0.21 atm) thì sức ñiện
ñộng của pin ăn mòn bằng bao nhiêu? Biết rằng EO0 / H O = +1.23V .
Câu 5:
Thiết lập pin rồi tính sức ñiện ñộng của nó (ở 250C), viết phản ứng

xảy ra trong pin và phản ứng tổng quát. từ các ñiện cực sau:
2

2

2

2

Ag , AgBr Br − (C Br − = 0.34)

E 0 = +0.07V

Fe 3+ (C Fe 3+ = 0.1), Fe 2+ (C Fe 2 + = 0.02) Pt

E 0 = +0.77V

Câu 6:
Dựa vào sự ño ăn mòn sắt trong môi trường có pH = 3 ở 250C,
không có sự hòa tan oxy song lại bão hòa khí hydrô, ta thấy thế ăn mòn bằng 0.398 V.
1/ Hay tính tốc ñộ hòa tan sắt.
2/ Tính mật ñộ dòng trao ñổi ñối với phản ứng thoát hydrô trên sắt.
Cho biết thế ñiện cực chuẩn của sắt bằng -0.44 V; nồng ñộ Fe2+ bằng 0.02
mol/l; mật ñộ dòng trao ñổi của sắt bằng 9.10-7 A/cm2; R = 8.314 J/K.mol; F =
96500 C; hệ số chuyển ñiện tích α = 0.5.
Câu 7:
Tính tốc ñộ ăn mòn ñối với phản ứng xảy ra giữa một kim loại và
một chất khử cực biết rằng hiệu giữa hai ñiện thế Nernst tương ứng bằng 0.45 V,
hệ số Tafel bc = ba = 0.1V ; mật ñộ dòng trao ñổi của quá trình anốt và catốt bằng
nhau và bằng 10-1 A/m2.

Câu 8:
Khi tiến hành ño tốc ñộ ăn mòn của thép CT3 trong nước biển bằng
phương pháp ngoại suy Tafel người ta thu ñược phương trình biểu diễn ñoạn thẳng
trên nhánh anốt có dạng như sau:
Eanode = -0.4183 + 0.050logi
(Eanode : Volt; i : mA/cm2). Hãy xác
ñịnh:
1/ Hệ số chuyển ñiện tích thực nghiệm của quá trình anốt (αthực nghiệm)
2/ ðiện thế ñiện cực cân bằng của quá trình anốt ( E Fecb / Fe ). Biết trong quá
trình ño người ta sử dụng ñiện cực so sánh calomel bão hòa.
Với Ecalomel = +0.24V ;i 0, Fe = 10 −9 mA / cm 2
Câu 9:
Có một chiếc pin như sau: Pt , H 2 ( PH = 1) ddHCl (a ± = 0.15) KCl bh AgCl , Ag
2+

2

1/ Viết các phản ứng xảy ra trên các ñiện cực và phản ứng tổng quát.
2/ Xác ñịnh sức ñiện ñộng của pin ở 250C. Cho biết thế ñiện cực chuẩn của
bạc-bạc clorua bằng 0.222 V.
Câu 10:
Một tấm sắt có tổng diện tích 1000 cm2 ñược nhúng vào dung dịch
muối kẽm, ñóng vai trò là catốt của bình ñiện phân (anốt của bình ñiện phân là
một ñiện cực trơ). Xác ñịnh bề bày của lớp kẽm bám vào catốt sau 25 phút biết
mật ñộ dòng trung bình bằng 2.5 A/dm2. Tỷ trọng của kẽm là 7.15 g/cm3, trọng
lượng nguyên tử của kẽm là 65.
1/ Dựa vào tiêu chí nhiệt ñộng lực nào ñể tiên ñoán khả năng bị ăn
Câu 11:

mòn hay bền vững của vật liệu bằng kim loại khi tiếp xúc với dung dịch? Viết
phương trình phản ứng cho phép tiên ñoán một kim loại có bị ăn mòn khi tiếp xúc
với dung dịch trong các trường hợp sau:
a/ H+ tham gia phản ứng catốt.
b/ Oxi tham gia phản ứng catốt
2/ Cho biết tại pH = 3 sắt có bị ăn mòn không (xét cả hai trường hợp trên)?
Chấp nhận ở ñiều kiện ăn mòn PH2=1atm, PO2 = 0.21atm, thế tiêu chuẩn của sắt
bằng - 0.44 V, EO0 / H O = +1.23V , và nồng ñộ của Fe2+ bằng 10-6 mol/l.
3/ Tính sức ñiện ñộng của pin ăn mòn trong cả hai trường hợp trên.
Câu 12:
Viết các phản ứng xảy ra khi cho một tấm sắt vào trong dung dịch
H2SO4 0.1M. Xác ñịnh tốc ñộ ăn mòn sắt trong dung dịch trên, tính theo các ñơn
vị sau: g/cm2.s; m/s; và mm/năm.
Cho biết mật ñộ dòng ăn mòn bằng 7.94×10-4A/cm2, khối lượng riêng của sắt là
7.8g/cm3, trọng lượng nguyên tử của sắt bằng 56.
Câu 13:
1/ Dựa vào những tiêu chí nhiệt ñộng lực học nào ñể tiên ñoán khả
năng ăn mòn hay bền vững của vật liệu bằng kim loại khi tiếp xúc với dung dịch?
Hãy viết những phương trình cho phép tiên ñoán một kim loại có thể bị ăn
mòn khi tiếp xúc với dung dịch trong các trường hợp sau:
a/ H+ tham gia phản ứng catốt.
b/ Oxi tham gia phản ứng catốt
2

2


2/ Dựa vào các tiêu chí nhiệt ñộng ở trên hãy cho biết khả năng ăn mòn của
thiết (thế tiêu chuẩn bằng -0.136) trong dung dịch “nước” có pH = 7 và có sự hòa
tan oxy ở PO2 = 0.21 atm, chấp nhận thế chuẩn của oxy bằng +0.41V và nồng ñộ

Sn2+ bằng 10-6 mol/l.
Tính cường ñộ dòng ăn mòn (Icorr) và ñiện thế ăn mòn (Ecorr) của
Câu 14:
một tấm kẽm diện tích 9 cm2 tiếp xúc với một tấm sắt có diện tích 100 cm2, trong
môi trường nước ở 25oC. Cho biết mật ñộ dòng trao ñổi bằng nhau và bằng 10-6
A/cm2, nồng ñộ các ion bằng 10-6 mol/l và các thế chuẩn của kẽm và sắt tương ứng
bằng
-0.76 V và -0.44 V.
Câu 15:
Khi nhúng một thanh kim loại vào dung dịch có pH = 5.5, ñiện thế
bề mặt của thanh kim loại ño ñược là -0.3 Volt (SHE). Thanh kim loại có bị ăn
mòn trong dung dịch trên hay không? Khi các trường hợp sau ñây xảy ra:
1/ Dung dịch ñã ñuổi hết khí hòa tan (cho PH2 = 1atm)
2/ Dung dịch không ñuổi khí (cho PO2 = 0.21atm; EO0 / H O = +1.23V )
3/ Tính sức ñiện ñộng của pin ăn mòn.
Có một chiếc pin ñược viết sau: Sn Sn 2+ (a = 0.35) Pb 2+ (a = 0,001) Pb
Câu 16:
2

2

E(volt)

1/ Xác ñịnh dấu của các ñiện cực và viết các phản ứng xảy ra trên các ñiện
cực và phản ứng tổng quát.
2/ Xác ñịnh sức ñiện ñộng của pin ở 250C. Cho biết thế ñiện cực chuẩn của
thiếc và chì là -0,14V và -0,1265V.
Câu 17:
Sử dụng giản ñồ ñường cong phân cực dưới ñây. Hãy cho biết:
1/ Ý nghĩa của các ñiểm A, B, C, D.

2/ So sánh tốc ñộ ăn mòn của kim loại M trong dung dịch axit khi có mặt của chất
oxy hoá trên.
3/ Xác ñịnh gần ñúng ñiện thế ăn mòn và tốc ñộ ăn mòn của hệ
F e3 +->F e2 +

0 .6

2 H +- >H 2
0 .4

su m ( ic )
M - >M +

0 .2

su m ( ia )
0
- 0 .2
- 0 .4
- 0 .6
- 0 .8
-1

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

lo g i ( m A /c m 2 )


E(volt)

Câu 18:
Sử dụng giản ñồ ñường cong phân cực dưới ñây. Hãy cho biết:
1/ Ý nghĩa của các ñiểm A, B, C.
2/ Nhận xét sự ảnh hưởng của chất oxy hoá ñến tốc ñộ ăn mòn của Fe.
3/ Xác ñịnh gần ñúng icorr,Fe trong dung dịch axit không có chất oxy hoá.
Fe3+-->Fe2+
0.6

H+-->H2

0.5

sum(ic)

0.4

Fe-->Fe2+

0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
logi (A/cm2)

-0.5
-8

-7.5

-7

-6.5

-6

-5.5

-5

-4.5

-4

E(volt)

Câu 19:
Sử dụng giản ñồ ñường cong phân cực dưới ñây. Hãy cho biết:
1/ Ý nghĩa của diểm A, B, C, D
2/ Xác ñịnh gần ñúng tốc ñộ ăn mòn của kim loại M khi ghép ñôi với kim loại N.
0

H+->H2(M)

-0.1

H+->H2(N)

-0.2

sum(ic)
N->N+

-0.3

M->M+

-0.4

sum(ia)

-0.5
-0.6
-0.7
-0.8
-0.9
-1

logi (mA/cm2)
-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6


Câu 20: Dựa trên giản ñồ E-pH của hệ Fe-H2O ở 250C và 1atm cho dưới ñây:
1/ Hãy thiết lập phương trình ñường (chỉ ra mối quan hê giữạ E-pH) của phản ứng:
Fe + 2 H 2 O ⇔ Fe (OH ) 2 + 2 H + + 2e
Cho: C Fe 2+ = C Fe 3+ = C HFeO − = 10 −6 mol / l ; C Fe 2+ × (COH − ) 2 = 1.9 × 10 −15 ; E Fe0 2+ / Fe = −0.44V
2

E(V)

2/ Ý nghĩa của giản ñồ trên.
G i a ín â ä ö E -p H c u ía h ã û F e -H 2 O
2

2

1 .5

F e3 +

1

4
b

2

F e(O H )3

0 .5

7
F e2 +

0

6

a

3

1

-0 .5

F e(O H )2

5

Fe

-1

10
9

H F eO 2 -

8

-1 .5
2

4

6

8

10

12

14
pH

Câu 21:
Dựa vào các ñồ thị dưới ñây hãy cho biết:
1/ Ý nghĩa các ñiểm A, B, C, D, E và X.
2/ So sánh sự ảnh hưởng của chất oxi hóa ñược thêm vào.

3/ Có nhận xét gì khi sử dụng chất oxy hóa ñể ñưa kim loại vào trạng thái thụ
ñộng.
E (V)
5
E
4
D
3
2

C

1

X
B
A

logi
Câu 22:
Cho hai hợp kim A và B (có khả năng thụ ñộng) có các thông số
ñiện hóa ở bảng sau:


Hợp kim A
Hợp kim B

Ecorr(V) icorr(A/m2
)
-0.40

10-6
-0.20
10-6.4

βa

Epass(V)

+0.25
+0.25

0.0
+0.3

ipass(A/m2
)
10-5
10-6

Equá thụ
ñộng(V)
+0.7
+1.2

1/ Vẽ ñường cong phân cực của quá trình ăn mòn của hai hợp kim trên.
2/ Hợp kim nào sẽ dễ dàng ñược bảo vệ bằng phương pháp bảo vệ anốt hơn? Tại
sao?
Câu 23:
Hãy trình bày cơ chế hình thành màng oxyt nhôm (γAl2O3) bằng phương
pháp anôt hoá; và cơ chế nhuộm màu màng nhôm. Muốn tăng chiều dày của màng

oxyt nhôm cần phải thay ñổi các thông số kỹ thuật nào? Tại sao?
Câu 24:
1/ Hãy vẽ ñường cong phân cực ñối với phản ứng ăn mòn kim loại Fe trong
dung dịch axit và tính ñiện thế ăn mòn (Ecorr) và tốc ñộ ăn mòn (icorr) từ ñồ thị ñã
vẽ.
cb
Phản ứng: Fe = Fe2+ + 2e; E Fe
= −0.45V ; i0, Fe / Fe = 10 −7 A / cm 2 ; β a = 0.25V
/ Fe
2+

+

2H + 2e = H2; E

cb
H + / H2

2+

= −0.12V ; i0, H + / H = 10 −6 A / cm 2 ; β c = −0.25V
2

2/ Sử dụng ñồ thị trên cho biết tốc ñộ ăn mòn của kim loại Fe sẽ thay ñổi
như thế nào khi:
a/ Tăng nồng ñộ của ion H+.
b/ Làm giảm phản ứng hoà tan anốt.
Câu 25:
ðể bảo vệ một công trình bằng thép ñặt dưới biển, người ta có thể sử dụng
phương pháp bảo vệ bằng protector (anod hi sinh). Những kim loại nào sau ñây có

thể ñược dùng làm protector tốt nhất: Al; Zn; Cd; Ni ? Tại sao ? Hãy giải thích ñối
với các kim loại còn lại.
Cho biết ñiện thế ñiện cực chuẩn của các kim loại trên trong môi trường nước là:
0
0
0
E Fe
= −0.440V / SHE; E Al
= −1.660V / SHE; E Zn
= −0.763V / SHE;
2+
3+
2+
/ Fe
/ Al
/ Zn
0
ECd
= −0.402V / SHE; E Ni0 2 + / Ni = −0.230V / SHE
2+
/ Cd

Câu 26:
Dựa vào các dữ kiện sau ñể vẽ ñồ thị E-logi của phản ứng ăn mòn sắt trong
dung dịch bảo hoà hydro và không chứa oxy, với pH=3.
* ðối với quá trình anốt: Fe = Fe2+ + 2e
Nồng ñộ của ion Fe2+ trong dung dịch: CFe2+=2×
×10-6 mol/l
Mật ñộ dòng trao ñổi của Fe trong dung dịch trên: io,Fe=10-8 A/cm2
0

ðiện thế ñiện cực chuẩn của Fe: E Fe
= −0.44V
/ Fe
+
* ðối với quá trình catốt: 2H +2e = H2
Mật ñộ dòng trao ñổi của ion H+ trong dung dịch trên: io,H2(Fe)=10-7 A/cm2
Cho biết hằng số Tafel trong tất cả các trường hợp bằng 0.25V.
1/ Hãy xác ñịnh ñiện thế ăn mòn (Ecorr) và tốc ñộ ăn mòn (icorr) của sắt.
2+


2/ Mật ñộ dòng bảo vệ catốt phải bằng bao nhiêu ñể tốc ñộ ăn mòn của sắt
bằng 0. Rút ra kết luận gì cho trường hợp này?
Câu 27:
Hãy trình bày cơ chế hình thành màng phốt phát trên kim loại ñen bằng
phương pháp hóa học; Chiều dày và cấu trúc của màng phụ thuộc vào những
thông số kỹ thuật nào?
Câu 28:
1/ Hãy sử dụng các dữ kiện dưới ñây ñể ve ñường cong phân cực ñối với
phản ứng ăn mòn kim loại Zn trong dung dịch axit loãng với pH=5; tính ñiện thế
ăn mòn (Ecorr) và tốc ñộ ăn mòn (icorr) của kẽm (bỏ qua các phản ứng khử phân
cực khác).
Phản ứng:
Zn=Zn2++2e
0
= −0.76V ; i0, Zn / Zn = 10 −3 A / cm 2 ; β a = 0.25V ; C Zn = 10 −4 mol / l
E Zn
/ Zn
2+

2+

2+

+

2H + 2e = H2
i0, H ( Zn ) = 10 −6 A / cm 2 ; β c = −0.25V
2/ Sử dụng ñồ thị trên cho biết tốc ñộ ăn mòn của kim loại Zn sẽ thay ñổi
như thế nào khi:
a/ Tăng nồng ñộ của ion H+.
b/ Giảm hệ số Tafel của phản ứng catốt.
Câu 29:
1/ Hãy viết các phản ứng của quá trình ăn mòn thép trong nước sạch ở
o
25 C. Vẽ minh hoạ các phản ứng ñó lên ñồ thị E-logi.
2/ Dựa trên cơ chế các phản ứng trên (hoặc trên ñồ thị ñã vẽ) hãy xác ñịnh
tốc ñộ ăn mòn của thanh thép ñó. Cho biết màng sản phẩm hình thành Fe(OH)2 có
chiều dày 0.05 cm; nồng ñộ oxy hòa tan trong nước là 0.25×10-3mol/l; Hệ số
khuyếch tán của oxy trong nước là 2×10-5cm2/s.
Câu 30:
1/ Hãy sử dụng các dữ kiện dưới ñây ñể vẽ ñường cong phân cực ñối với
phản ứng ăn mòn kim loại M trong dung dịch axit; tính ñiện thế ăn mòn (Ecorr,M)
và tốc ñộ ăn mòn (icorr,M)
Phản ứng: M = M+ + e;
E Mcb / M = −0.7V ; i0, M = 10 −8 A / cm 2 ; β a = 0.25V
2

+

2H+ + 2e = H2; E Hcb

+

/ H2

= +0.1V ; i0, H 2 ( M ) = 10 −6 A / cm 2 ; β c = −0.25V

2/ Sử dụng ñồ thị trên, nhưng khi biết mật ñộ dòng giới hạn của phản ứng
khử là 10-5 A/cm2. Hãy xác ñịnh lại ñiện thế ăn mòn (Ecorr,M) và tốc ñộ ăn mòn
(icorr,M).
Câu 31:
Sơ ñồ hệ thống bảo vệ catod bằng dòng ngoài có thể lắp ñặt như sau (hình
1a) và sơ ñồ ñường cong phân cực khi bảo vệ kim loại trong môi trường axit
không có oxy hòa tan (hình 1b), và trong môi trường trung tính hay kiềm có oxy
hòa tan (hình 1c) khi phân cực catốt khoảng 120mV so với ñiện thế ăn mòn.
1/ Hãy cho biết tên ñã ñược ñánh số trong hình 1a


2/ Hãy xác ñịnh tốc ñộ ăn mòn của kim loại trước khi ñược bảo vệ và tốc
ñộ ăn mòn của kim loại sau khi ñã áp ñặt một mật ñộ dòng ñiện bằng nguồn ngoài
(iañ) trong hai hình 1b và 1c
3/ Hãy giải thích tại sao trong môi trường axit sử dụng phương pháp bảo vệ
catod bằng dòng ngoài là không thực tế còn trong môi trường trung tính có oxy
hòa tan là rất kinh tế.
V

A

E(V)

4
2+

Ecorr
1
3

hình 1a

5

2

Fe→Fe + 2e

120mV

E(V)

µA/cm 2
0,1

2+

Ecorr

100

Fe→Fe + 2e

hình 1c

120mV
+

2H +2e→H2

iañ

hình 1b
10

-6

10

-3

10

-2

A/cm2

Câu 32:
Dựa vào sự ño ăn mòn sắt trong môi trường có pH = 3, ở 250C không có sự
hòa tan oxy song lại bão hòa khí hydro, ta thấy thế ăn mòn bằng -0.398 V, hệ số
Tafel ñối với quá trình anốt βa= 0,04 V, ñối với quá trình catốt βc=-0,12V
1/ Hãy tính tốc ñộ hòa tan sắt.
2/ Tính mật ñộ dòng trao ñổi ñối với phản ứng thoát hydrô trên sắt.

3/ Tính mật ñộ dòng bảo vệ catốt ñể cho tốc ñộ ăn mòn giảm tới 0.
Cho biết thế ñiện cực chuẩn của sắt bằng -0.44 V; hoạt ñộ Fe2+ bằng 0.02
mol/l; mật ñộ dòng trao ñổi của sắt bằng 9.10-7 A/cm2;