Aurélie 21/11/07
 

Protection contre la corrosion bts enveloppe du bâtiment 2007

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La carcasse métallique entourant la pompe est en fonte ( alliage à base de fer ). La masse initiale de fer contenue dans la carcasse est m0 = 3,20 kg. Lors d'une visite d'entretien, on a constaté qu'au bout de six mois, sa masse avait diminué de 29,0 % du fait de la corrosion due à l'eau de mer.

Données :
couple
potentiel standart E° (V)
demi-équation électronique
Fe2+/Fe
-0,44


O2/HO-
1,23
O2+2H2O+ 4e- = 4HO-
Zn2+/Zn
-0,76


MFe = 55,8 ; MO=16,0 ; MZn=65,4 g/mol.

Réaction entre le fer et le dioxygène dissout dans l'eau de mer :

Quel est l'oxydant le plus fort des deux couples concerné ?

Fe2+/Fe ; O2/HO-

L'oxydant le plus fort O2, appartient au couple ayant le plus grand potentiel .

Ecrire la demi-équation électronique relative au fer :

2Fe = 2 Fe2+ + 4e-

La corrosion observée correspond t-elle à une oxydation ou a une réduction.

le fer réducteur s'oxyde : oxydation.

 

 
Montrer que l'équation bilan de la réaction peut s'écrire :

O2+2H2O+ 4e- = 4HO-

2Fe = 2 Fe2+ + 4e-

addition : O2+ 2H2O + 2Fe = 2 Fe2+ + 4HO-

O2+ 2H2O + 2Fe = 2Fe(OH)2
Calculer la quantité de matière (mol) de fer ayant été corrodé en six mois :

masse = 0,29 m0 = 0,29*3,20 =0,928 kg = 928 g

Quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol

n(Fe) = 928 / 55,8 =16,631 mol = 16,6 mol.

En déduire la masse de dioxygène dissous dans l'eau de mer ayant alors réagi :

O2+ 2H2O + 2Fe = 2Fe(OH)2

D'après les nombres stoechiométriques, n(O2 ) = ½n(Fe).

 n(O2 ) = 0,5*16,631 =8,3154 mol

masse (g) = quantité de matière (mol) * masse molaire (g/mol)

m(O2 ) = 8,3154 *32 = 266 g.

 

On décide de protéger la carcasse en fonte en la reliant électriquement à une certaine masse de zinc :

Nommer ce type de protection.

Protection anodique ( anode soluble).

Expliquer le principe de son fonctionnement.

Le zinc est un métal plus réducteur que le fer. Le zinc joue le rôle d'anode : il s'oxyde donc à la place du fer.

Le fer se comporte comme une cathode à laquelle les ions Fe2+ formés se réduisent en fer métal.

Ecrire les demi-équations électroniques mises en jeu puis l'équation bilan de la réaction.

Fe2+ + 2e- = Fe

Zn = Zn2+ + 2e-

Fe2+ +Zn = Zn2+ + Fe.

Calculer la masse de zinc nécessaire à la protection de la carcasse pour une durée de 6 mois.

n(Fe ) = n(Zn) = 16,631 mol

masse (g) = quantité de matière (mol) * masse molaire (g/mol)

m(Zn ) = 16,631 *65,4= 1087 g = 1,09 103 g = 1,09 kg.
 

 

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