Уравнение коррозии железа покрытого серебром в кислой среде (6 видео)

Уравнение коррозии железа покрытого серебром в кислой среде

8.2 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

Причиной электрохимической коррозии * является возникновение на поверхности металла короткозамкнутых гальванических элементов *.

В тонком слое влаги, обычно покрывающем металл, растворяются кислород, углекислый, сернистый и другие газы, присутствующие в атмосферном воздухе. Это создает условия соприкосновения металла с электролитом *. Различные участки поверхности любого металла обладают разными потенциалами. Причинами этого могут быть наличие примесей в металле, различная обработка отдельных его участков, неодинаковые условия (окружающая среда), в которых находятся различные участки поверхности металла. При этом участки поверхности металла с более электроотрицательным потенциалом становятся анодами и растворяются.

Электрохимическая коррозия может развиваться в результате контакта различных металлов. В этом случае будет возникать не микр о- , а макрогальванопара , и коррозия называется контактной (см. детальную классификацию видов коррозии). Сочетания металлов, сильно отличающихся значениями электродных потенциалов *, в технике недопустимы (например, алюминий – медь). В случае коррозии, возникающей при контакте какого-либо металла со сплавом, последний имеет потенциал, соответствующий наиболее активному металлу, входящему в состав сплава. Например, при контакте латуни (сплав цинка и меди) с железом корродировать будет латунь за счет наличия в ней цинка.

Представим схематично работу короткозамкнутого гальванического элемента, возникающего на поверхности металла, подверженного коррозии в электролите * (рисунок 8.1). Анодный участок имеет более электроотрицательный потенциал, поэтому на нем идет процесс окисления металла. Образовавшиеся в процессе окислен ия ио ны переходят в электролит, а часть освободившихся при этом электронов может перемещаться к катодному участку (на рисунке 8.1 показано стрелками). Процесс коррозии будет продолжаться в том случае, если электроны, перешедшие на катодный участок, будут с него удаляться. Иначе произойдет поляризация электродов *, и работа коррозионного гальванического элемента прекратится.

Рисунок 8.1 – Схема электрохимической коррозии. Д – деполяризатор

Процесс отвода электронов с катодных участков называется деполяризацией. Вещества, при участии которых осуществляется деполяризация, называются деполяризаторами. На практике чаще всего приходится встречаться с двумя типами деполяризации: водородной и кислородной. Тип деполяризации (катодный процесс) зависит от реакции среды раствора электролита.

В кислой среде электрохимическая коррозия протекает с водородной деполяризацией. Рассмотрим коррозию железной пластинки с примесями меди во влажной хлористоводородной атмосфере Имеется в виду атмосфера с примесью газообразного HCl. . В этом случае железо будет анодом ( E ° = –0,44В), а медь – катодом ( E ° =+0,34В). На анодном участке будет происходить процесс окисления железа, а на катодном – процесс деполяризац ии ио нами водорода, которые присутствуют в электролите:

А: Fe – 2e → Fe 2+ – окисление

К: 2 H + + 2e → H₂ ↑ – восстановление

Схема возникающего короткозамкнутого гальванического элемента выглядит следующим образом:

A (–) Fe | HCl | Cu (+) К

В нейтральной среде коррозия протекает с кислородной деполяризацией, т.е. роль деполяризатора выполняет кислород, растворенный в воде. Этот вид коррозии наиболее широко распространен в природе: он наблюдается при коррозии металлов в воде, почве и в незагрязненной промышленными газами атмосфере. Если коррозии во влажном воздухе подвергается железо с примесями меди, то электродные процессы можно записать в виде:

(А) Fe – 2e → Fe 2+ – окисление

(К) 2 H₂O + O₂ + 4e → 4 OH – – восстановление

У поверхности металла в электролите протекают следующие реакции:

Fe 2+ + 2 OH – → Fe( OH)₂

Основная масса черных металлов разрушается вследствие процесса ржавления, в основе которого лежат вышеуказанные реакции.

Коррозия металла в результате неравномерного доступа кислорода . Случаи электрохимической коррозии, возникающей вследствие неравномерной аэрации кислородом различных участков металла, очень часто встречаются в промышленности и в подземных сооружениях. Примером может служить коррозия стальной сваи, закопанной в речное дно (рис 8.2).

Рисунок 8.2 – Коррозия в результате неравномерного доступа кислорода. Б – техническое сооружение; А – анодный участок; К – катодный участок.

Часть конструкции, находящаяся в воде, омывается растворенным в ней кислородом и, в случае возникновения условий для электрохимической коррозии, будет выполнять роль катода. Другая же часть конструкции, находящаяся в почве, будет анодом и подвергнется разрушению.

Содержание

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ
Составление электронных уравнений анодного и катодного процессов происходящих при коррозии
Решение задач на коррозию металлов
🎦 Видео

Видео:Коррозия металла. Химия – ПростоСкачать

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Задача 1. Склепаны два металла а) Mn – Al и б) Sn – Bi . Укажите, какой из металлов подвергается коррозии в атмосферных условиях:

Решение. а) Al имеет более отрицательное значение стандартного электродного потенциала (Е° ₍_Al 3+ _/_Al₎ = -1,663 В), чем марганец.

Схема коррозионного гальванического элемента будет выглядеть следующим образом

Cхема коррозионного процесса: Al – 3 e = Al 3+

б) В этом случае растворяться будет олово (Е° ₍_Sn 2+ _/_Sn₎ = -0,136 В), так как имеет более отрицательный стандартный электродный потенциал, чем Bi (Е° ₍_Bi 3+ _/_Bi₎ =0,215 В) и, следовательно, является электрохимически более активным.

Cхема коррозионного процесса: Sn – 2e = Sn 2+

Задача 2. Какие из нижеперечисленных металлов выполняют для свинца роль анодного покрытия: Pt, Al, Cu, Hg ?

Решение. Анодное покрытие – это нанесение на защищаемое изделие электрохимически более активного металла. Из перечисленных

металлов электрохимически более активным (по сравнению со свинцом) является алюминий (см. ряд напряжений металлов).

Задача 3. Какие из нижеперечисленных металлов выполняют для свинца роль катодного покрытия: Ti, Mn, Ag, Cr ?

Решение. Катодное покрытие – это нанесение на защищаемое изделие электрохимически менее активного металла. Из перечисленных металлов электрохимически менее активным (по сравнению со свинцом) является серебро (см. ряд напряжений металлов). Ответ: Ag.

Задача 4.Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в кислой среде (HCl). Составьте схему коррозионного гальванического элемента и запишите реакции, протекающие при его работе. Какой металл будет подвергаться коррозии?

Решение. Цинк имеет более отрицательный электродный потенциал (Е° ₍_Zn 2+ _/_zn₎ = -0,763 В), чем кадмий (Е° ₍_Cd 2+ _/_Cd₎ = — 0,403 В), поэтому он является анодом, а кадмий – катодом.
25

Схема коррозионного гальванического элемента будет выглядеть следующим образом

Cхема коррозионного процесса: Zn — 2ē → Zn 2+

В молекулярном виде токообразующая реакция имеет следующий вид: Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

Задача 5.Как влияет амальгамирование алюминия на скорость его коррозии в атмосферных условиях?

Решение. В обычных условиях алюминий покрыт пленкой гидроксида (или оксида), предохраняющей его от дальнейшего окисления. Если алюминий опустить в раствор соли ртути, то он как более активный металл, будет вытеснять Hg из раствора:

В результате реакции на поверхности алюминия образуется пленка металлической ртути, или, точнее, сплав ртути и алюминия — амальгама. При атмосферных условиях (влажный воздух) на поверхности амальгамы имеется тонкая пленка влаги, в которой растворен кислород. В образовавшейся коррозионной гальванопаре алюминий, как более активный металл, будет заряжаться отрицательно и подвергаться окислению, а ртуть — положительно, и на ней будет идти процесс восстановления кислорода:

Схема коррозионного процесса: Al — 3e = Al 3+ 4

4Al + 3O₂ + 6H₂O = 4Al 3+ + 12OH —

Так как скорость восстановления кислорода (не выделение кислорода!) на ртути значительно больше, чем на алюминии, то восстановление О₂ идет преимущественно на ртути.

Образующаяся в этом сопряженном процессе рыхлая пленка гидроксида алюминия (4Al 3+ + 12OH — = 4Al(OH)₃) не предохраняет его от дальнейшего окисления. Поэтому скорость коррозии амальгамированного алюминия значительно больше, чем чистого.

Задача 6. Цинковая и железная пластины помещены в водный

раствор NaCl (аналог морской воды) и подсоединены к внешнему источнику постоянного тока: цинковая — к (-), а железная к (+) полюсу. Какая из пластин защищена от коррозии? Запишите уравнения коррозионного процесса.

Решение. Так как цинковая пластина подсоединена к отрицательному полюсу источника тока, она будет являться катодом и не будет корродировать, а железная пластина, присоединенная к (+) — анодом. Под действием электрического тока в образованной системе будет протекать электролиз.

Aнод (+): Fe — 2e = Fe 2+

Задача 7.Запишите процессы, протекающие при коррозии трубопроводов при использовании цинковых протекторов.

Решение. Цинковые пластины, подсоединенные к стальному трубопроводу, образуют гальванопару, в которой Zn, как более активный металл, является анодом и окисляется, тогда как на стали идет реакция восстановления кислорода.

Схема коррозионного процесса:Zn — 2e = Zn 2+ 2

Задача 8.Скорость коррозии стали в кислой среде 0,2 г/м 2 ·ч. Общая площадь поверхности стальной конструкции 100 м 2 . Какой силы ток нужно пропустить через стальную конструкцию, чтобы полностью подавить коррозию?

Решение. Общее уменьшение массы стали за 1 час составляет:

m = n · S = 0,2 · 100 = 20 г/ч

По закону Фарадея сила тока, необходимая для подавления коррозии равна I = m · F/t · Э или I = 20 · 96500/3600 ·28 = 19 А.

Задача 9.В каких из перечисленных ниже водных растворах: а) NaCl; б) NH₄OH; в) NaOH; г) HCl и H₂SO₄ никель будет коррозионно устойчив? Ответы обосновать.

Решение: а) В водном растворе NaCl оксидная пленка на поверхности

никеля будет растворятся. Это связано с тем, что ионы Cl — (также как и ионы Br — и I — ), адсорбируясь на поверхности оксидной пленки, вытесняют и замещают кислород, делая ее растворимой и пористой. Это увеличивает скорость анодного процесса и коррозия никеля будет протекать по схеме:

б) Никель в водном растворе NH₄OH будет корродировать, так как молекулы NH₃, связывая ионы Ni 2+ в слабодиссоциированные комплексные ионы, смещают потенциал никеля (-0,25 В) в более отрицательную сторону до значений -0,49 В, т.е. металл становится активнее:

Ni + 6NH₄OH – 2e = [Ni(NH₃)₆] 2+ + 6H₂O 2

Для расчета потенциала никеля, связанного в комплексный ион, необходимо воспользоваться уравнением Нернста (1) и значениями константы нестойкости комплекса (2):

E = E o + 2,3 RT/F · ln [Ni 2+ ] (1)

в) В растворе NaOH Ni не корродирует, так как оксидная пленка никеля, покрывающая металл трудно растворима и обладает основными свойствами.

г) Разбавленные растворы HCl и H₂SO₄ растворяют оксидную пленку, и никель, как имеющий более отрицательный потенциал, чем потенциал выделения водорода, растворяется с водородной деполяризацией по схеме:

Ni + 2H + = Ni 2+ + H₂

Задача 10.Какие коррозионные процессы протекают, если стальная конструкция, находящаяся в морской воде (раствор NaCl), подсоединена к отрицательному источнику тока, а к

положительному подсоединен жертвенный кусок железа.

Решение. Этот способ защиты основан на процессе электролиза. В воде всегда есть растворенный кислород, поэтому на стальной конструкции идет процесс восстановления растворенного в воде кислорода, а не воды, так как потенциал восстановления кислорода больше потенциала восстановления воды:

2Н₂О + 2е = Н₂ + 2ОН — Е о = — 0,41 В

Жертвенный кусок железа, являясь анодом, окисляется Fe – 2e = Fe 2+ и стальная конструкция становится защищенной.

Задача 11.Для контактной пары металлов Sn-Cd определите, с какой деполяризацией протекает коррозия металла из данной пары а) в среде с рН = 4; б) При каких значениях рН прекратится процесс выделения водорода, если раствор будет деаэрирован?

Предложите для данного сплава анодное и катодное покрытие. Изменятся или не изменятся коррозионные процессы при нарушении сплошности покрытий?

Решение. а) Потенциалы водородного и кислородного электродов зависят от рН по уравнениям Ен + _∕н₂ = — 0,059 · рН, В и Ео_2∕ н₂о = 1,23-0,059·рН, В. Следовательно при рН = 4 потенциал водородного электрода равен -0,236 В, а кислородного +0,994 В.

Следовательно, в присутствии кислорода процесс коррозии будет протекать с кислородной деполяризацией, так как в этом случае создается большая ЭДС и, следовательно, большая движущая сила процесса. Кадмий (Е° ₍_Cd 2+ _/_Cd₎ = — 0,403 В) как имеющий более отрицательный потенциал будет служить анодом, т.е растворяться (Cd – 2е = Cd 2+ ), а на олове (Е° ₍_Sn 2+ _/_Sn₎ = -0,136 В), будет восстанавливаться кислород: O₂ + 2H₂O +4e = 4OH — .

б) Если из раствора будет удален кислород, то процесс коррозии будет протекать с водородной деполяризацией:

Анод: Cd – 2е = Cd 2+ ; Катод: 2Н + + 2е = Н₂

Чтобы определить, при каком значении рН прекратится выделение водорода, необходимо приравнять потенциалы кадмиевого и водородного электродов: -0,403 = — 0,059 · рН; рН = 6,83

Отсюда при рН = 6,83 коррозия кадмия прекращается.

в) Так как анодом является кадмий, то протектором для него будет являться металл, имеющий потенциал отрицательнее кадмиевого электрода. К числу таких металлов следует отнести Zn (Е° ₍_Zn 2+ _/_zn₎ = -0,763 В), Cr (-0,903 B), Al (-1,663 B).

г) В качестве катодных покрытий можно использовать металлы, имеющие более положительный потенциал, чем у кадмия: Ni

(Е° ₍_Ni 2+ _/_Ni₎ = -0,25 B), Sn (Е° ₍_Sn 2+ _/_Sn₎ = -0,136 В), Pb (Е° ₍_Pb 2+ _/_Pd₎ = -0,126В). При нарушении сплошности такого покрытия в зависимости от того аэрирован раствор или нет, будет наблюдаться растворение кадмия, как в случаях а) и б).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия? Составьте уравнения анодного и катодного процессов.

2. Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение и составьте уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

3. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте уравнения анодного и катодного процессов.

4. Если пластинку из чистого цинка опустить в разбавленную кислоту, то начинающееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Однако при прикосновении к цинку медной палочкой

на последней начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

5. В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте уравнения анодного и катодного процессов.

6. Железное изделие покрыли никелем. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

7. Составьте уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний – никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

8. В раствор НС1 поместили цинковую пластину и цинковую пластину, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив уравнения соответствующих процессов.

9. Почему химически чистое железо более стойко против коррозии, чем техническое железо? Составьте уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии технического железа во влажном воздухе и в кислой среде.

10. Какое покрытие металла называется анодным, а какое – катодным? Назовите несколько металлов, которые могут служить анодными и катодными покрытиями для железа. Составьте уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии железа, покрытого медью, во влажном воздухе и в кислой среде.

11. Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

12. Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие –

анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

13. Две железные пластины, частично покрытые оловом и медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластин быстрее

образуется ржавчина? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластин. Каков состав продуктов коррозии железа?

14. Какой металл целесообразней выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, магний или хром?

Составьте уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. Какой состав продуктов коррозии?

15. Если опустить в разбавленную серную кислоту пластину из чистого железа, то выделение на ней водорода идет медленно и со временем почти прекращается. Однако если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластине, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте уравнения анодного и катодного процессов.

16. Цинковую и железную пластины опустили в раствор сульфата меди. Составьте уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинок. Какие процессы будут проходить на пластинах, если наружные концы их соединить проводником?

17. Как влияет рН среды на скорость коррозии железа и цинка? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии этих металлов.

18. В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили цинковую пластину и цинковую пластину, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка проходит интенсивнее? Составьте уравнения анодного и катодного процессов.

19. Составьте уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при

коррозии пары алюминий – железо. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

20. Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем никеля, если покрытие нарушено? Составьте уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии? Что изменится если эту систему поместить в соляную кислоту.

21. Серебряную и цинковую пластины опустили в раствор сульфата меди. Составьте уравнения реакций, происходящих на этих пластинах. Какие процессы будут проходить на пластинах, если

наружные концы их соединить проводником?

22. Одно железное изделие покрыли никелем, другое – оловом. Какие это покрытия? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия в кислой среде. В каком случае коррозия будет происходить активнее?

23. Составьте уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары олово-медь. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

24. Свинцовую и цинковую пластины опустили в раствор нитрата серебра. Составьте уравнения реакций, происходящих на этих пластинах. Какие процессы будут проходить на пластинах, если наружные концы их соединить проводником?

25. Почему в конструкциях, омываемых водой, не следует одновременно применять детали из железа и алюминиевых сплавов? Приведите схему коррозии в случае небрежной эксплуатации таких деталей. Составьте уравнения анодного и катодного процессов.

26. В каком случае будет быстрее разрушаться цинковое покрытие: а) железного изделия; б) кобальтового изделия? Почему? Напишите уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии в кислой среде.

27. Трущиеся поверхности гребных валов защищают от коррозии, применяя облицовки из бронзы (сплава меди с оловом). Составьте схему коррозии стального вала в морской воде при появлении в облицовке трещин.

28. Приведите примеры катодного и анодного покрытия для кобальта. Составьте уравнения анодных и катодных процессов во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты при нарушении целостности покрытия.

29. Медь не вытесняет водород из растворов кислот. Однако если к медной пластине, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой палочкой, то на меди начинается бурное выделение водорода.

Почему? Написать уравнения реакций.

30. Выделение водорода на пластие из чистого железа, опущенной в раствор соляной кислоты, протекает достаточно медленно. Скорость

выделения водорода значительно возрастает, если железо будет находиться в контакте с цинком. Что изменилось? Какой из металлов будет корродировать?

31. Учитывая величину перенапряжения реакции восстановления водорода, объясните, почему амальгамирование цинка резко снижает его коррозию, а контакт с медью — увеличивает? Запишите коррозионные процессы.

32. Почему контакт с никелем усиливает коррозию цинка в кислой среде? На каком металле идет выделение водорода? В контакте с каким металлом, никелем или платиной, цинк корродирует быстрее?

33. Как влияет контакт с никелем, свинцом и медью (раздельно) на скорость коррозии олова в кислых средах? Запишите схемы коррозионных процессов.

34. Никель очень медленно выделяет водород из кислот. Почему скорость выделения водорода на никеле резко возрастает, если он находится в контакте с цинком? Какой металл при этом окисляется? Почему выделение водорода идет преимущественно на никеле?

35. Корродирует ли медь в водных растворах HCl, NH₄OH в присутствии кислорода? Запишите реакции. С какой деполяризацией

возможна коррозия меди?

36. Как протекает коррозия меди в атмосферных условиях? Чем вызвано образование зеленого налета на медных изделиях после длительного пребывания на воздухе? Чем можно объяснить образование черного налета на меди после ее нагревания?

37. Почему в обескислороженной воде железо практически не корродирует, а в атмосферных условиях скорость коррозии железа значительна? Запишите возможные схемы коррозионных процессов.

38. Как и почему влияют на скорость коррозии цинка примеси Cu, Pb, Fe? Объяснить и написать соответствующие реакции.

39. Какие процессы протекают при коррозии оцинкованного железа с нарушенным покрытием в водном растворе NaCl и в атмосферных

условиях? Составьте схемы коррозионных гальванических элементов. Какую роль играет присутствие в воде хлорида натрия?

40. Как протекает коррозия луженой меди с нарушенным покрытием в кислой среде и в атмосферных условиях? Какой металл

подвергается коррозии? Составьте схемы коррозионных гальванических элементов и запишите реакции. Что изменится, если олово заменить на серебро?

41. Вода не действует на алюминий даже при повышенной температуре. Почему при попадании в воду NaCl алюминий начинает корродировать? В растворе каких солей NaCl или NH₄Cl скорость

коррозии Al выше? Напишите схемы коррозионных процессов.

42. Почему железо, менее активный металл, корродирует в атмосферных условиях быстрее алюминия? Сравните коррозионную устойчивость этих металлов в чистой воде и в водном растворе NaCl.

43. Какие из приведенных сплавов меди являются наиболее коррозионно устойчивыми? латунь: (20% — 80% Cu, остальное Zn); бронза: (90%Cu + 10%Sn); мельхиор: (80% Cu + 20% Ni).

44. В каких средах (рН=0, рН=7, рН=14) цинк более коррозионно устойчив? Запишите уравнения коррозионных процессов. Постройте графическую зависимость скорости коррозии цинка от рН среды?

45. Будет ли железо коррозионно устойчиво в водных растворах NaCl, Cu(NO₃)₂, NiCl₂? Запишите схемы коррозионных процессов.

46. Какой из металлов, Be или Mg, будет более коррозионно стоек при рН>7? Напишите схему коррозионного процесса.

47. Как влияют на скорость коррозии алюминия примеси Cu, Pb, Fe?

48. Какие процессы протекают при коррозии оцинкованного и луженого железа с нарушенным покрытием в водном растворе СаCl₂ и в атмосферных условиях? Составьте схемы коррозионных гальванических элементов. Какую роль играет присутствие в воде хлорида кальция?

49. Покрытые алюминием и медью железные пластины с нарушенными покрытиями находятся во влажном воздухе. На какой из пластин появится ржавчина? Составьте схемы коррозионных гальванических элементов и запишите уравнения протекающих реакций.

50. Магнивая пластина в контакте с железной находятся в морской воде. С какой деполяризацией протекает коррозия? Запишите уравнения реакций.

51. Как протекает коррозия освинцованной меди с нарушенным

покрытием и меди в контакте с марганцем в кислой среде и в атмосферных условиях? Какой из металлов подвергается коррозии? Составьте схемы коррозионных гальванических элементов и запишите реакции.

52. Объясните, почему хромовое защитное покрытие на стали может быть пористым, а оловянное должно быть сплошным? Составьте схемы коррозионных процессов для атмосферных условий.

53. Как протекает коррозия покрытого титаном стального изделия с нарушенным покрытием в кислой и в нейтральной средах? Запишите

54. Какой из металлов подвергается коррозии, если оцинкованная и никелированная стальные детали с нарушенным покрытием находится в кислой среде? Составьте схему коррозионного гальванического элемента и запишите реакции.

55. Алюминий и никель в контакте с медью находится в кислой среде. Какой из металлов подвергается коррозии? Какая реакция протекает на защищенном металле?

56. В каком из растворов: сульфата или хлорида меди, кадмий более энергично вытесняет медь? Учитывая, что в результате гидролиза солей среда является слабокислой, составьте схемы коррозионных процессов.

57. Объясните, почему в местах контакта стали с магнием возникает язвенная коррозия алюминия. Запишите коррозионные процессы для атмосферных условий.

58. Железо, покрытое свинцом и кадмием находится во влажном грунте. Как будет протекать коррозия при нарушении целостности покрытий? Катодом или анодом будет железо в образовавшейся гальванопаре?

59. В контакте с каким из металлов, Pb или Fe, цинк более коррозионно нестоек в морской воде? Ответ дайте на основании данных: h_О2 Zn >h_O₂ Pb >h_O₂ Fe .

60. Алюминивая и железная пластины, находящиеся в водном растворе NaCl, подсоединены к источнику постоянного тока: А1 к (-), а Fe к (+). Какая из пластин защищена от коррозии? Составьте схему коррозионных процессов.

61. Катодный метод защиты паровых котлов от коррозии заключается в том, что одним из электродов является сам котел, а другой электрод помещается внутри котла. Подаваемый через такую систему слабый ток подавляет коррозию. Какой из электродов и почему является катодом? Напишите уравнения протекающих реакций.

62. Железная конструкция, имеющая площадь 850 м 2 и находящаяся в морской воде, теряет 10 кг металла в год. Какова скорость коррозии и какой силы ток надо подать на конструкцию при катодной защите, чтобы полностью подавить коррозию?

63. Кадмий в контакте с серебром находится в кислой среде. Какую силу тока дает образующаяся гальванопара, если за 2 часа ее работы выделилось 0,2 л водорода? Сколько граммов металла при этом окислилось?

64. Железная пластина на воздухе при высокой температуре окисляется с образованием на ее поверхности оксида Fe₂O₃. За 3 часа масса пластины площадью 1 м 2 увеличилась на 10 г. Рассчитать среднюю скорость коррозии. Чтобы произошло бы с пластиной, если

бы она была помещена в соляную кислоту?

65. Стальной баллон заполнен кислородом с примесью паров воды. Через некоторое время количество кислорода в нем уменьшилось на 0,18 л. Рассчитать, сколько граммов металла при этом прореагировало? Записать схему коррозионного процесса.

66. При коррозии омедненного цинка за 45 с выделилось 0,09 л водорода (н.у.). Сколько граммов цинка при этом окислилось?

67. При стоянке судна у причала для защиты его корпуса от коррозии применяют катодную защиту. Площадь подводной части судна 1000 м 2 . Скорость коррозии без применения катодной защиты 10 -2 г/м 2 в сутки. Какой силы ток надо подать на корпус судна, чтобы полностью подавить коррозию?

68. Срок службы стальных дренажных труб общей площадью 10 5 м 2 ,

Определить скорость травления меди, если в процессе травления за

корродирующих в болотном грунте со скоростью 10 г/м 2 в год, составляет 20 лет. Какова скорость коррозии? Сколько цинка (по массе) необходимо взять для протекторной защиты труб, чтобы срок их службы увеличить в два раза?

69. Найти наименьший вес цинкового протектора, приходящегося на 1м 2 поверхности стального трубопровода, если предельно допустимое количество корродирующего металла составляет 0,6 кг/м 2 год, а срок службы трубопровода должен быть не менее 25 лет.

70. Средняя скорость равномерной коррозии стали в кислой среде 20 г/м 2 час. Определить за какое время толщина пластины площадью

1 дм 2 уменьшится вдвое. Первоначальная толщина пластины равна 3 мм, а плотность стали 7,8 г/см 3 .

71. Как изменяется толщина стальной пластинки за год и каков срок ее службы, если известно, что скорость коррозии равна 10 -6

г/см 2 сутки, а предельно допустимое уменьшение ее в размерах 10 -3 см. Плотность стали 7,8 г/см3 .

72. В стеклянный сосуд, заполненный серной кислотой, опущена пластинка технического цинка, площадь поверхности которой 0,05 м 2 .

Через 5 суток количество выделившегося водорода составило 10 л. Найти сколько цинка растворилось и рассчитать среднюю скорость коррозии в г/м 2 час. Написать уравнения коррозионных процессов.

73. Образец стали поверхностью 1 дм 2 при коррозионных испытаниях в 1 М Н₂SO₄ потерял в весе 0,1 г за 10 суток. Рассчитать скорость коррозии стали в г/дм 3 час и А/см 2 . Написать уравнения коррозионных процессов.

74. Какое количество цинка должно корродировать в минуту в Н₂SO₄ при токе коррозии 30 мА? Какова скорость выделения водорода?

75. Шнековый (винтообразный) питатель, изготовленный из стали, имеющий площадь поверхности 10 м 2 , подает увлажненную CuSO₄ в реактор, объем 1 м 3 . Максимально допустимое содержание ионов Fe 2+ в реакторе 10 -5 г/л. Рассчитать максимально допустимую скорость коррозии шнека в г/см 2 час и А/см 2 , если время пребывания смеси в реакторе 10 час. Написать уравнения коррозионных процессов.

76. В производстве печатных плат травление меди осуществляется в растворе хлорного железа Cu + 2FeCl₃ = CuCl₂ + 2FeCl₂

2 часа образовалось 10 кг FeCl₂ и площадь поверхности меди 10 4 см 2 .

Видео:Электрохимическая коррозияСкачать

Составление электронных уравнений анодного и катодного процессов происходящих при коррозии

Видео:Электрохимическая коррозия (алюминий — медь)Скачать

Решение задач на коррозию металлов

Задание 287.
Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний — никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
Решение:
Магний имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал (-2,36 В), чем никель (-0,24 В), поэтому он является анодом, никель – катодом.

Анодный процесс – окисление металла: Mе 0 — 2 = Mе n+

и катодный процесс – восстановление ионов водорода (водородная деполяризация) или молекул кислорода (кислородная деполяризация). Поэтому при коррозии пары Mg — Ni с водородной деполяризацией происходит следующие процессы:

Анодный процесс: Mg 0 — 2 = Mg 2+
Катодный процесс: в кислой среде: 2Н + + 2 = Н₂↑

Продуктом коррозии будет газообразный водород соединение магния с кислотным остатком (соль).

При коррозии пары Mg — Ni в атмосферных условиях на катоде происходит кислородная деполяризация, а на аноде – окисление магния:

Анодный процесс: Mg 0 — 2 = Mg 2+
Катодный процесс: в нейтральной среде: 1/2O₂ + H₂O + 2 = 2OH —
в нейтральной или в щелочной среде: 1/2O 2 + H 2 O + 2 = 2OH —

Так как ионы Mg 2+ с гидроксид-ионами ОН — образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Mg(OH)₂.

Задание 288.
В раствор хлороводородной (соляной) кислоты поместили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив электронные уравнения соответствующих процессов.
Решение:
а) При помещении цинковой пластинки в раствор хлороводородной (соляной) кислоты происходит реакция замещения:

Через некоторое время цинковая пластинка в растворе разбавленной соляной кислоте пассивируется оксидной плёнкой, образующейся при взаимодействии цинка с кислородом растворённым в воде по схеме: Zn + 1/2 O₂ = ZnO, поэтому коррозия цинка вскоре замедлится.

б) При помещении цинковой пластинки, частично покрытой медью, в раствор соляной кислоты образуется гальваническая пара Zn — Cu, в которой цинк будет анодом, а медь – катодом. Происходит это так, потому что цинк имеет более электроотрицательный электродный потенциал (-0,763 В), чем медь (+0-,34 В).

Анодный процесс: Zn 0 — 2 = Zn 2+ ;
Катодный процесс: в кислой среде: 2Н + + 2 = Н₂↑

Ионы цинка Zn 2+ с ионами хлора Cl — будут давать соль ZnCl₂ – сильный электролит, а водород будет интенсивно выделяться в виде пузырьков газа. Этот процесс будет бурно протекать до тех пор пока не закончится приход ионов водорода Н + соляной кислоты или пока полностью не растворится цинковая пластинка. Ионно-молекулярное уравнение коррозии:

Zn 0 + 2H + = Zn 2+ + H₂О↑

Молекулярная форма уравнения:

Задание 289.
Почему химически чистое железо более стойко против коррозии, чем техническое железо? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов происходящих при коррозии технического железа во влажном воздухе и в кислой среде.
Решение:
Химически чистое железо более стойко к коррозии, потому что с кислородом образует на поверхности оксидную плёнку, которая препятствует дальнейшему разрушению металла. Техническое железо содержит примеси различных металлов и неметаллов, которые образуют различные гальванические пары железо — примесь. Железо, имея отрицательный стандартный электродный потенциал (-0,44 В) со многими примесями, потенциал которых значительно положительнее, является анодом, а примеси – катодом:

Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: в кислой среде: 2Н + + 2 = Н₂ ↑
в нейтральной или в щелочной среде: 1/2O₂ + H₂O + 2 = 2OH —

Так как ионы Fe 2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом атмосферной коррозии железа будет Fe(OH)₂. При контакте с кислородом воздуха Fe(OH)₂ быстро окисляется до метагидроксида железа FeO(OH), приобретая характерный для него бурый цвет: