Тема 10.2. Коррозия металлов Задания 241 – 260

Пример 1.

Как будет протекать коррозия чистого и амальгамированного алю­миния (амальгамы - это сплавы ртути с другими металлами) в атмосфер­ных условиях при наличии пленки влаги на поверхности металла? Дайте объяснение. Составьте схему работы микрогальванического элемента и напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов.

Решение. B обычных условиях алюминий покрыт пленкой гидроксида, предо­храняющей его от дальнейшего окисления. Амальгамированный алюминий легко подвергается коррозии. При этом алюминий как металл с более отри­цательной величиной Е° будет окисляться, а на поверхности ртути будет восстанавливаться растворенный в пленке влаги кислород:

 

А Аl – 3e^– →А1⁺³ | 4 процесс окисления

К О₂ + 2H₂O + 4e^–→4OH^– | 3 процесс восстановления

 

4Аl + 3О₂+ 6H₂O → 4А1⁺³+ 12OH^–

4А1(OH)₃

 

Схема коррозии амальгами­рованного алюминия во влажном воздухе

Микрогальванический элемент

 

Так как восстановление кислорода идет преимущественно на ртути, обра­зование гидроксида алюминия происходит в объеме электролита, и образующаяся рыхлая пленка Аl(ОН)₃ не предохраняет алюминий от даль­нейшей коррозии.

 

Пример 2.

Как изменяется масса железной пластинки, опущенной в раствор медно­го ку­пороса?

Решение: Железо, стандартный электродный потенциал которого Е⁰(Fe/Fe⁺²) = -0,44В, вытесняет медь, стоящую в ряду напряжений правее, Е⁰(Cu/Cu⁺²) = +0,34В, из рас­творов ее солей

СuSO₄ + Fе → Сu + FеSO₄

При этом количество вещества эквивалента железа, перешедшего в раствор, равно количеству вещества эквивалента меди, осевшей на

пластине. Изменение массы пластины ∆m равно:

∆m = n(Э_Cu + Э_Fe), где n - количество вещества эквивалентов металла, участвующего в реакции.

Э_Cu, Э_Fe. – молярная масса эквивалентов меди и железа соответственно.

Так как молярная масса эквивалентов меди (Э_Cu = 64:2 = 32 больше молярной массы эквивалентов железа (Э_Fe = 56:2= 28 г-экв/моль), масса железной пластины при погружении в раствор медного купороса должна увеличиваться.

 

Пример 3.

Будет ли корродировать медь в растворе FеС1₃?

Решение. При погружении медной пластины в раствор FеС1₃ возможно протекание реакции:

Cu + 2 FеС1₃ → CuС1₂ + FеС1₂,

полуреакции которой:

А Сu – 2е^- → Сu⁺²| 1 процесс окисления

 

К Fе⁺³ +е^- → Fе^{+ 2} | 2 процесс восстановления

Сu + 2 Fе⁺³ → Сu⁺² + Fе⁺²

Так как потенциал катодной полуреакции больше потенциала анодной полуреакции , протекание данного процесса термодинамически возможно (∆G < 0). Травление меди в растворах FеС1₃ имеет широкое применение при изготовлении печатных плат.

Контрольные задания

При выполнении контрольных заданий используйте таблицу 25.

 

241. Серебро не вытесняет водород из разбавленных кислот. Поче­му? Однако, если к серебряной пластинке, опущенной в кислоту, прикос­нуться цинковой, то на серебре начинает бурно выделяться газ. Дайте это­му объяснение. Составьте схему работы возникающего микрогальваниче­ского элемента. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнения протекающей химической реакции.

242. Железное изделие покрывают медью. Какое это покрытие - анодное или катодное? Почему? Составьте схемы работы гальванических элементов (накороткозамкнутых). Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при нарушенном покрытии этого изделия во влажном воздухе и в йодоводородной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в обоих случаях?

243. Кадмиевая пластинка погружена в раствор нитрата ртути. Через некоторое время масса пластинки увеличилась. Напишите уравнения протекающей химической реакции. Кадмиевая или кадмиевая пластина, покрытая ртутью, будет сильнее разрушаться в HCl? Составьте схему коррозии и уравнения анодного и катодного процессов.

244. Никелевое изделие покрыто серебром. Какой из металлов будет окисляться при коррозии в случае разрушения поверхностного покрытия? Дайте схему образующегося при этом микрогальванического элемента при условии, что коррозия протекает во влажном воздухе.

245. Какой металл целесообразнее выбрать для протекторной защиты от коррозии в морской воде свинцовой оболочки кабеля: Al, Mg или Fe? Почему? Составьте схему работы гальванического элемента и электронные уравнения анодного и катодного процессов почвенной коррозии для выбранного вами варианта. Какой состав продуктов коррозии?

246. Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако, если к медной пластинке, опущенной в раствор НСl, прикоснуться алюминиевой, то на меди начнет бурно выделяться газ. Дайте этому объяснение. Составьте схему работы гальванического элемента (накороткозамкнутого) и электронные уравнения анодного и катодного процессов.

247. Изделие из железа покрыто медью. Какое это покрытие анодное или катодное? Почему? Составьте схему накороткозамкнутого гальванического элемента. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов этого изделия при нарушенном покрытии в сероводородной кислоте и в растворе (NaCl +O₂+ H₂O). Какие продукты образуются в обоих случаях?

248. Железо находится в контакте с цинком в сернокислой среде. Какой из металлов будет разрушаться при этих условиях? Ответ мотивируйте расчетом ЭДС процесса коррозии образующегося накороткозамкнутого гальванического элемента. Представьте схему коррозии и напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов.

249. В раствор хлорида натрия, содержащий растворенный кислород, опустили алюминиевые пластины, одна из которых частично покрыта кобальтом. В каком случае коррозия алюминия происходит интенсивнее? Ответ обоснуйте. Составьте схему работы накороткозамкнутого гальванического элемента для выбранного случая и электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение химических реакций для этого процесса.

250. Наиболее распространен сплав алюминия с медью (дюралюминий). Составьте схемы коррозии этого сплава в кислой и нейтральной средах (схемы накороткозамкнутых гальванических элементов) и электронные уравнения анодных и катодных процессов.

251. Какие металлические покрытия используются для защиты металлов от коррозии. Составьте схемы коррозии для изделий с нарушенным покрытием в растворе HCl и во влажном воздухе, чтобы никелевое покрытие было в одном случае катодным, а в другом - анодным. Составьте схемы работы возникающих накороткозамкнутых гальванических элементов и электронные уравнения анодных и катодных процессов.

252. В раствор нейтрального электролита, содержащий растворенный кислород, опустили железные пластины, одна из которых частично покрыта оловом. На какой из этих пластин быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте схемы коррозии этих пластин в нейтральной среде. Каков состав продуктов коррозии железа?

253. Аппараты из бронзы (сплав Cu с Sn) эксплуатируют в кислых средах. Составьте схему работы возникающего накороткозамкнутого гальванического элемента и электронные уравнения анодных и катодных процессов. Введение железа в бронзу понижает коррозионную устойчивость последней. Дайте этому факту объяснения.

254. Какое покрытие металла называют анодным? Укажите несколько металлов, которые могут служить анодным покрытием никеля. Почему? Составьте схему коррозии никеля, покрытого одним из выбранных вами металлов, с нарушенным покрытием в растворе серной кислоты. Какие продукты коррозии образуются в этом случае?

255. На поверхности какого металла будет восстанавливаться кислород при контакте никелевой и медной пластин, опущенных в раствор NaCl, который содержит растворенный кислород. Почему? Составьте схему работы возникающего накороткозамкнутого гальванического элемента и электронные уравнения анодного и катодного процессов. Составьте уравнение протекающей реакции.

256.Для протекторной защиты стального трубопровода какой из предложенных металлов: Al, Cd или Cu – целесообразнее использовать? Почему? Составьте для выбранного варианта схему работы возникающего гальванического элемента и электронные уравнения процессов при атмосферной коррозии.

257. Составьте схемы работы возникающих накороткозамкнутых гальванических элементов и электронные уравнения анодных и катодных процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии
Mg-Ni сплава. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

258. В каких из перечисленных ниже водных растворах

а) KBr; б) KOH; в) HCl _(разб), H₂SO_{4 (конц)}; г) Cu(NO₃)₂

кобальт будет коррозионно устойчив? Ответ обоснуйте. Определите вид коррозии.

259. Составьте схемы коррозии оцинкованного магния при нарушении целостности покрытия с кислородной и водородной деполяризацией. Какое это покрытие? Составьте схемы работы возникающих накороткозамкнутых гальванических элементов и электронные уравнения анодных и катодных процессов. Какой состав продуктов коррозии?

260. Как проходит атмосферная коррозия луженого цинка и луженой меди при нарушении целостности покрытия? Какое покрытие катодное, а какое – анодное? Составьте схемы работы возникающих накороткозамкнутых гальванических элементов, схемы коррозии и электронные уравнения анодных и катодных процессов. Какой вид деполяризации имеет место в этих случаях?