Вопросы для защиты лабораторной работы

1. Какое покрытие (анодное или катодное) является более надёжным.

2. Как электрохимически защитить воздушный вентилятор (корпус стальной), располагающейся на открытом воздухе вне помещения, от коррозий?

3. Можно ли использовать оцинкованное железо для изготовления консервных банок?

4. Чем можно объяснить замедление коррозии при добавлении ингибиторов?

5. Какой газ и на какой поверхности выделяется при погружении оцинкованного железа в кислотный раствор? Составить уравнения происходящих реакций.

Примеры решения задач

Пример 1. Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако, если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснутся алюминиевой, то на поверхности меди начинается бурное выделение газообразного водорода. Дать этому объяснение.

Решение: Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот (кислот, которых окислители для металлов является катион Н⁺) потому, что данная окислительно-восстановительные реакции (Cu + 2Н⁺ = Cu²⁺ +H₂) термодинамически невозможно, так как потенциал окислителя ( ) меньше потенциала восстановителя ( ).

Однако при контакте медной и алюминиевой в кислой среде образуется гальванопара Cu – Al (H⁺), где Al является анодом, Cu – катодом:

А (Al): Al – 3ē = Al³⁺ 2

К(Cu): 2H⁺ + 2ē = H₂. 3

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂

Таким образом, на медной поверхности идет восстановление катионов водорода до H₂.

Пример 2. Две серебряные пластинки склёпаны алюминиевой шпилькой. Что будет происходить с изделием во влажном воздухе?

Решение: Два металла Al – Ag в контакте с влажным воздухом. Идёт электрохимическая коррозия более активного металла (Al) в нейтральной среде. Катодом является (менее активный металл) – Ag. На его поверхности идёт восстановление окислителя среды (О₂, Н₂О):

А (Al): Al – 3ē = Al³⁺ 4

К(Ag): O₂ +H₂O + 4ē = 4OH^- 3

4Al + 3O₂ + 6H₂O = 4Al³⁺ + 12OH^-

4Al + 3O₂ + 6H₂O = 4Al(OH)₃

В ходе разрушения алюминиевой заклёпки образуется рыхлый порошок – Al(OH)₃.

Пример 3. Привести примеры гальванопар, работающих в кислой среде, когда никель, в оном случае, является анодом, а другом случае – катодом.

Решение: Выбираем в пару к никелю ( ) металл, он будет анодом, с меньшим значением электродного потенциала, например Al ( ).

Гальванопара Al – Ni(H⁺):

А (Al): Al – 3ē = Al³⁺ 2

К(Ni): 2H⁺ + 2ē = H₂. 3

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂

Выбираем в пару к никелю ( ) металл, он будет катодом, с большим значением электродного потенциала, например Cu ( ).

Гальванопара Ni – Cu(H⁺):

А (Ni): Ni – 2ē = Ni²⁺ 1

К(Cu): 2H⁺ + 2ē = H₂. 1

Ni + 2H⁺ = Ni²⁺ + H₂

Пример 4. Алюминиевую и железную пластинки опустим в раствор хлорида меди (+2). Составить электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинках, если наружные концы их соединить проводником?

Решение: 1) Al и Fe пластинки опущены в раствор CuCl₂ и не соприкасаются друг с другом:

а) Al + CuCl₂ = Cu + AlCl₃

в-ль ок-ль

A l – 3ē = Al³⁺ 2

Cu²⁺ + 2ē = Cu 3

2Al + 3Cu²⁺ = 2Al³⁺ + 3Cu

Реакция термодинамически возможно и идёт, так как > .

Среда кислая, так как обе соли CuCl₂ и AlCl₃гидролизуясь дают кислую среду:

Cu²⁺ + H₂O = CuOH⁺ + H⁺

Al³⁺ + H₂O = AlOH²⁺ + H⁺

Таким образом, два металла в контакте (Cu-Al) образуют гальванопару, работающего в кислой среде:

А (Al): Al – 3ē = Al³⁺ 2

К(Cu): 2H⁺ + 2ē = H₂. 3

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂

В связи с этим идет дополнительное разрушение алюминия в результате работы гальванического элемента.

б) Fe + CuCl₂ = Cu + FeCl₂

в-ль ок-ль

F e – 2ē = Fe²⁺ 1

Cu²⁺ + 2ē = Cu 1

Fe + Cu²⁺ = Fe³⁺ + Cu

Реакция термодинамически возможно и идёт, так как > .

Среда кислая, так как обе соли CuCl₂ и FeCl₂, в растворе дают кислую среду:

Cu²⁺ + H₂O = CuOH⁺ + H⁺

Fe³⁺ + H₂O = FeOH⁺ + H⁺

Образующаяся пара металлов (Cu-Fe) подвергается электрохимической коррозии в кислой среде:

А (Fe): Fe – 2ē = Fe²⁺ 1

К(Cu): 2H⁺ + 2ē = H₂. 1

Fe + H⁺ = Fe²⁺ + H₂

Не соприкасаясь друг с другом железная и алюминиевая пластинки активно разрушаются не только в результате химического взаимодействия с солью, но и электрохимически.

2) Al и Fe пластики опущены в раствор CuCl₂ и соприкасаются проводником друг с другом.

В этом случае протекают все процессы описанные в пунктах 1 (а, б), а также образуется новая гальванопара Fe – Al (H⁺) в кислой среде, работа которой приводит, к разрушению более активного металла (Al):

А (Al): Al – 3ē = Al³⁺ 2

К(Fe): 2H⁺ + 2ē = H₂. 3

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂