Примеры составления условий задач и их решение

Задача 556

Возможна ли коррозия золота с поглощением кислорода в растворе, в котором активность (концентрация) ионов золота равна 1∙10^–4 моль/л, среда нейтральная?

Решение:

Электродный потенциал золота, согласно уравнению Нернста:

φ_Au+_/Au = φ^o_Au+_/Au + 0.059/1 ∙ (lg1∙10^–4) = 1,691 + 0,059 ∙ (–4) = 1,455В;

Потенциал кислородного электрода:

φ_О2/ОН– = 1,23 – 0,059 ∙ рН = 1,23 – 0,059∙7 – 0,817В;

Так как электродный потенциал золота больше потенциала кислородного электрода, коррозия золота в нейтральном растворе с поглощением кислорода невозможна.

Задача 557

Возможна ли коррозия с выделением водорода в растворе, в котором активность ионов меди 1∙10^–3 моль/л и рН среды 3?

Решение:

Электродный потенциал меди, согласно уравнению Нернста:

φ_Cu2+_/Cu = φ^o_Cu2+_/Cu + 0.059/2 ∙ (lg1∙10^–3) = 0,337 + 0,059∙ (–3) = 0,249В;

Потенциал водородного электрода:

φ_Н2/Н+ = –0,059 ∙ рН = – 0,059 ∙ 3 = 0,177В;

Так как потенциал меди больше потенциала водородного электрода, то процесс коррозии с выделением водорода невозможен.

Задача 566

Как объяснить, что при повреждении цинкового покрытия защита железа от коррозии в нейтральной среде продолжается, в то время как железо, частично покрытое оловом, разрушается? Составьте схемы образующихся коррозионных микроэлементов и рассчитайте их ЭДС при стандартных условиях. Приведите уравнения электродных процессов.

Решение:

Исходя из величин стандартных электродных потенциалов металлов:

в случае оцинкованного железа при нарушении покрытия в образовавшихся короткозамкнутых микроэлементах роль анода выполняет цинк как более активный металл, который окисляется:

(–) Zn/H₂O, O₂/Fe (+);

(–) Zn; Zn – 2ē → Zn⁺² ок–е, в–ль;

(+) Fe; O₂ + 2H₂O + 4ē → 4OH^– в–е, о–ль;

в случае луженого железа при нарушении целостности покрытия будет корродировать железо:

(–) Fe/H₂O, O₂/Sn (+);

(–) Fe, Fe – 2ē → Fe⁺² ок–е, в–ль;

(+) Sn; O₂ + 2H₂O + 4ē → 4OH^– в–е, о–ль;

ЭДС (Е) микрогальванопар равна разности соответствующих величин электродных потенциалов:

Е⁰ = φ^о_к – φ^о_а; Е₁ = φ_Fe2+_/Fe – φ_Zn2+_/Zn = –0,441 – (–0,763) = 0,322B

Е₂ = φ_Sn2+_/Sn – φ_Fe2+_/Fe = –0,141 – (–0,441) = 0,3B.

Задача 575

В раствор хлорида натрия опущены железная пластинка и железная пластинка, покрытая оловом. В каком случае коррозия железа протекает интенсивнее? Какова роль хлорида натрия?

Решение:

При контакте железа с оловом образуются коррозионные микроэлементы, в которых роль анодов выполняет железо как более активный металл (φ^o_Fe2+_/Fe = – 0,44В), а роль катодов – олово (φ^o_Sn2+_/Sn = – 0,14В):

(–) Fe/H₂O, O₂/Sn (+);

(–) Fe, Fe – 2ē → Fe⁺² ок–е, в–ль;

(+) Sn; O₂ + 2H₂O + 4ē → 4OH^– в–е, о–ль;

Е⁰ = φ^о_к – φ^о_а; Е = φ_Sn2+_/Sn – φ_Fe2+_/Fe = –0,141 – (–0,441) = 0,3B

В случае железной пластинки роль анода выполняет основной металл – железо, роль катода – технические примеси:

(–) Fe, Fe – 2ē → Fe⁺² ок–е, в–ль;

(+) O₂ + 2H₂O + 4ē → 4OH^– в–е, о–ль;

В присутствии хлорид–ионов коррозия железной пластинки заметно ускоряется;

Интенсивность коррозии определяется активностью примеси в сравнении с оловом.

В задачах (541–557) на основании приведенных ниже данных определите расчетом возможность или невозможность коррозии следующих металлов в растворах с водородной или кислородной деполяризацией:

Задача	Металл	Концентрация (активность) одноименных ионов Ме+n, моль/л	рН раствора	Коррозия металла
				Поглощение кислорода	Выделение кислорода
541	Медь	10–2	2	–	+
542	Медь	10–4	7	+	–
543	Магний	10–2	3	–	+
544	Магний	10–10	7	+	–
545	Алюминий	10–2	4	–	+
546	Алюминий	10–8	7	+	–
547	Цинк	10–3	2	–	+
548	Цинк	10–2	5	+	–
549	Железо	10–1	5	–	+
550	Свинец	10–3	6	+	–
551	Олово	10–2	8	+	–
552	Кобальт	10–3	7	–	+
553	Никель	10–1	7	+	–
554	Золото	10–1	1	+	–
555	Серебро	10–3	3	–	+
556	Золото	10–4	7	+	–
557	Медь	10–3	3	–	+

В задачах 558–575 определите, какие из контактирующих металлов, будут окисляться в агрессивной среде? Составьте схемы образующихся коррозионных микроэлементов и рассчитайте их ЭДС при стандартных условиях. Приведите примеры электродных процессов.

Задача	Металлы	Среда	Задача	Металлы	Среда
558	Al – Cu	кислая	567	Cr – Pb	почва кислая
559	Al – Cr	атмосферный воздух	568	Zn –Ag	речная вода
560	Al – Zn	речная вода	569	Zn – Cu	щелочная
561	Fe – Ni	морская вода	570	Cu – Pb	кислая
562	Fe – Cr	кислая	571	Cu – Ni	нейтральная
563	Fe – Cd	кислая	572	Cd – Ag	кислая
564	Fe – Mg	раствор NaCl	573	Cd – Fe	промышленная атмосфера
565	Сталь	атмосферный воздух	574	Cd –Mg	солевой раствор
566	Zn – Fe	нейтральная	575	Fe – Sn	солевой раствор