Protection
des fondations en acier des �oliennes en mer. Bac Am�rique du
Nord 2021.
Oxydor�duction, fonctionnement d'une pile.
En
poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation
de Cookies vous proposant des publicit�s adapt�es � vos centres
d’int�r�ts.
..
..
|
.
.
|
..
..
......
...
|
Le syst�me de protection dit" par courant impos�" �vite le rejet de m�taux dans l'environnement.
On s'interesse au processus de protection cathodique.
A. Protection du fer par l'aluminium.
On met en contact �lectrique du fer et de l'aluminium qui joue le r�le d'anode sacrificielle.
Par oxydation, le fer donne des ions Fe2+ et l'aluminium donne des ions Al3+.
On r�alise la pile suivante :
V1 = 50,0 mL de chlorure de fer (II) de concentration C1 = 0,10 mol / L.
V2 = 50,0 mL de sulfate d'aluminium de concentration C2 = 0,050 mol / L.
Equation de la r�action qui mod�lise la transfoormation susceptible de se produire :
2Al(s) + 3Fe2+aq = 2Al3+aq + 3Fe(s). Constante d'�quilibre K = 10166.
A.1. Exprimer le quotient initial Qr, i.
Qr, i = [Al3+aq] 2 / [Fe2+aq]3.
A.2. Calculer � l'�tat initial [Al3+aq] et [Fe2+aq].
[Fe2+aq] =C1 = 0,10 mol / L.
[Al3+aq]=2C2 = 0,10 mol / L.
A.3. Calculer Qr, i et en d�duire le sens dl'�volution spontan�e de la transformation.
Qr, i = [0,10] 2 / [0,10]3 = 10.
Qr, i < K, �volution spontan�e dans le sens direct.
A.4. En d�duire la r�action se produisant � l'�lectrode d'aluminium.
L'aluminium s'oxyde selon :
Al(s) ---> Al3+aq + 3e-.
L'amp�rem�tre figurant sur le sch�ma indique une valeur n�gative.
A.5. Montrer que cette valeur est coh�rente avec la r�ponse pr�c�dente.
L'aluminium constitue la borne n�gative de la pile.
La borne COM de l'amp�remetre est reli�e au fer, borne positive de la pile.
L'anode est l'�lectrode si�ge d'une oxydation. La cathode est le si�ge d'une r�duction.
A.6. Identifier l'�lectrode qui joue le r�le d'anode.
L'aluminium s'oxyde et joue le r�le d'anode.
|
....
|
Masse d'aluminium n�cessaire � la protection de la structure m�tallique d'une �olienne.
Le
dioxyg�ne dissout dans l'eau r�agit pr�f�rentiellement avec
l'aluminium de l'anode sacrificielle plut�t qu'avec le fer de la
structure.
1. Ecrire l'�quation de la r�action mod�lisant la transformation chimique de corrosion de l'aluminium par le dioxyg�ne dissous.
4 fois { Al(s) ---> Al3+aq + 3e- }
3 fois { O2 aq +2H2O(l) +4e- --> 4HO-aq }.
4 Al(s) +3O2 aq +6H2O(l)---> 4 Al3+aq +12HO-aq.
Une protection efficace correspond � un courant �lectrique de l'ordre de 400 A.
2. Calculer la masse d'aluminium n�cessaire � la protection cathodique pendant une dur�e de 25 ans.
Dur�e t = 25 x365 x24 x3600 =7,88 108 s.
Quantit� d'�lectriicit� Q = I t = 400 x7,88 108 =3,15 1011 C.
Quantit� de mati�re d'�lectrons : n =3,15 1011 / 96500 =3,27 106 mol.
Quantit� de mati�re d'aluminium : n / 3 = 3,27 106 /3 =1,09 106 mol.
Masse d'aluminium m = n(Al) M(Al) = 1,09 106 x27 =2,9 107 g = 27 tonnes.
3. Citer au moins un argument expliquant que le constructeur ait renonc� � cette protection par anode sacrificielle.
Rejet de m�taux dans l'environnement.
Co�t important de l'aluminium.
|
|
