12.2. Лабораторная работа «Коррозия и защита металлов»

Опыт 1. Влияние образования гальванических элементов на коррозию металлов

1. В пробирку с разбавленной серной кислотой поместите кусочек цинка. Наблюдайте скорость выделения водорода.

2. Прикоснитесь к цинку, находящемуся в пробирке с H₂SO₄, медной палочкой. Объясните, почему интенсивность выделения водорода при контакте с медью больше, чем в отсутствии меди.

Укажите место выделения водорода. Приведите схему образующегося гальванического элемента.

На основании проделанного опыта сделайте вывод о том, какое влияние на коррозию металла оказывает его контакт с другими металлами.

3. В две пробирки налейте одинаковое количество разбавленной серной кислоты и в одну из них добавьте 1-2 капли раствора CuSO₄. В обе пробирки поместите по таблетке цинка.

Укажите, в каком случае наблюдается наиболее интенсивное выделение водорода?

При помещении Zn в сложный электролит (H₂SO₄+CuSO₄) происходит образование микрогальванических элементов Zn/ZnSO₄H₂SO₄2H⁺/H₂ (Cu).

Эксперимент	1	2	3
Металлы	Zn	Zn/Cu	Zn
Электролиты	H2SO4	H2SO4	H2SO4+CuSО4
Наблюдаемые явления
Ионно-электронные схемы процесса

Укажите, какая химическая реакция приводит к образованию меди во второй пробирке?

Приведите схемы образующихся микрогальванических элементов.

Результаты опыта оформите в виде таблицы и ответов на вопросы.

Опыт 2. Коррозия луженого и оцинкованного железа

1. Качественная реакция на ион [Fe²⁺]. В пробирку налейте несколько капель раствора сульфата железа (II) и добавить 1-2 капли раствора К₃[Fe(CN)₆].

Появление синего окрашивания обусловлено реакцией:

3Fe2+ + 2Fe [(CN)6]3- = Fe3[ Fe(CN)6]2,
	турнбуллева синь

с образованием образуется турнбуллевой сини.

2. Налейте в химический стакан 100 мл воды, добавьте 3-4 капли разбавленной серной кислоты и такое же количество раствора К₃[Fe(CN)₆]. Раствор перемешайте и разлейте поровну в две фарфоровые чашки. В одну из них поместите пластинку оцинкованного железа (Fe/Zn), в другую – железную пластинку с наплавленным кусочком олова (Fe/Sn).

Заметьте время от погружения пластинок до появления синего окрашивания.

Результаты опыта оформите в виде таблицы и ответов на вопросы.

Электролит	H2SO4
Fe/ металл покрытия	Fe/Zn	Fe/Sn
Наблюдаемые явления
Ионно-электронные схемы процессов

Объясните, почему при контакте железа с цинком скорость коррозии ниже, чем при его контакте с оловом.

Укажите направление перехода электронов в парах Fe/Zn и Fe/Sn. На каком металле в обоих случаях происходит выделение водорода?

Приведите схемы образующихся гальванических элементов. Укажите, какое покрытие для железа является анодным, а какое –катодным?

На основании проделанных опытов сделайте вывод о том, что происходит с металлом (Fe) после нарушения анодного и катодного покрытий.

Опыт 3. Коррозия железа в результате различного доступа кислорода

На обезжиренную сухую железную пластинку поместите каплю специального реактива, содержащего 3%-ный раствор NaCl, к которому добавлен K₃ [Fe(CN)₆] и фенолфталеин.

Раствор NaCl – среда, в которой протекает коррозия железа; K₃ [Fe(CN)₆] – реактив на ион [Fe²⁺]; фенолфталеин – индикатор, цвет которого меняется на малиновый в щелочной среде.

Изучите изменение окраски в центре капли и по ее окружности. Коррозия железа вызвана неоднородностью коррозионной среды, обусловленной в данном случае неравномерной аэрацией капли (неодинаковым доступом воздуха к ее различным слоям).

В образующемся коррозионном микрогальваническом элементе центральная часть смоченной поверхности металла является анодным участком, а периферическая (в виде кольца малинового цвета) – катодным.

Анодные участки подвергаются разрушению (появление синего окрашивания обусловлено образованием турнбуллевой сини).

На катодных участках протекает процесс восстановления растворенного кислорода.

Приведите уравнения реакций электродных процессов и схему образующегося коррозионного микрогальванического элемента.

Опыт 4. Влияние хлорид - ионов на коррозию алюминия

1. В две пробирки поместите 1-2 кусочка алюминия и добавьте в одну из пробирок 2-3 мл раствора CuSO₄, в другую – CuCl₂ той же концентрации.

Убедитесь в том, что отношение Al к растворам взятых солей различно.

2. В пробирку, содержащую CuSO₄, добавьте небольшое количество кристаллической соли NaCl. Что наблюдается?

Результаты опыта оформите в виде таблицы и ответов на вопросы.

Металл	Al
Электролит	CuSO4	CuCl2	CuSO4 + NaClкр.
Наблюдаемые явления
Ионно-электронные схемы процесса

На основании значений стандартных электродных потенциалов Al и Cu определите возможность протекания реакции:

Al + CuSO₄ .

Объясните, почему результаты опыта не согласуются с теоретическими выводами?

Учитывая, что анион Cl^- является активатором и способствует разрушению оксидных пленок, объясните, в результате образования каких микрогальванических элементов происходит коррозия Al. Приведите ионно-электронные уравнения окислительно-восстановительных процессов и схемы образующихся при коррозии Al микрогальванических элементов (коррозия протекает с выделением водорода на катодных участках, объясните почему?).