
Лабы_1 / lab10
.pdf
Студент:
Группа:
Дата сдачи работы:
Лабораторная работа № 10
!
КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ
Цель работы:
!
!
!
Основные понятия : коррозия: химическая, электрохимическая; коррозионный гальванический микроэлемент; анодные и катодные процессы; коррозия с водородной деполяризацией и кислородной деполяризацией; легирование; анодные и катодные защитные покрытия; катодная и протекторная защита металлов от коррозии;
электрохимический потенциал; ЭДС гальванического элемента Основные уравнения:
Уравнение Нернста для металлического электрода при 298 К:
ϕ |
|
ϕ 0 Z |
|
|
0,059 |
lg aM Z + |
Z |
|
|
|
|||
P |
M |
+ /M = P M |
+ /M |
+ P Z |
Уравнение Нернста для водородного электрода при 298 К:
PϕH+ /H2 = – 0,059 рН Уравнение Нернста для кислородного электрода при 298 К:
PϕO2 / H2O,OH − = 1,228 – 0,059 рН ЭДС гальванического элемента: Е = ϕ к – ϕ а
Качественные методы определения коррозионной стойкости металлов:
Железа: по интенсивности синего окрашивания водного раствора в присутствии красной кровяной соли K 3[Fe(CN)6] – индикатора ионов Fe 2+ или в присутствии желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6] – индикатора ионов Fe3+:
Fe2+ + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6] + 2K+
Желтый раствор Синий раствор (или осадок)
Fe3+ + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6] + 3K+
Желтый раствор Синий раствор (или осадок)

Свинца: по интенсивности осадка желтого цвета в присутствии йодида калия: Pb2+ + 2KI = PbI2↓ + 2K+
Желтый осадок
Опыт 1. Коррозия железа в различных электролитах
Таблица 1. Результаты эксперимента
! |
! |
Окраска |
! |
Коррозионная |
Индикатор |
раствора |
Уравнения |
среда |
коррозии |
с железной |
коррозионных процессов |
|
железа |
пластиной |
|
Н2О |
! |
|
|
дистиллированна |
K3[Fe(CN)6] |
|
|
я |
! |
|
|
Водный раствор |
|
|
|
NaCl |
K3[Fe(CN)6] |
|
|
Водный раствор |
! |
|
|
MgCl2 |
K3[Fe(CN)6] |
|
|
Водный раствор |
! |
|
|
NaOH |
K3[Fe(CN)6] |
|
|
Водный раствор |
! |
|
|
Cl2 |
K4[Fe(CN)6] |
|
|
|
|
|
|
Выводы: (объясняют происходящие процессы; сравнивают интенсивность коррозии железа в данных средах! )
!
!
!
!
Опыт 2. Коррозия стали в результате неравномерной аэрации
Состав ферроксил-индикатора: NaCl, K3[Fe(CN)6], фенолфталеин, агар-агар
!
!
!
!
!
!
Рис.1. Коррозия стали под каплей ферроксил-индикатора (с указанием окраски индикатора)
Уравнения коррозионных процессов:
!
!
!
!
Выводы: (указывают действие составных частей ферроксил-индикатора; определяют тип коррозионного процесса! )
!
!
!
!
!
!
!
!
Опыт 3. Коррозия при контакте двух различных металлов
ϕ 0 2 |
+ /Zn = |
ϕ 0 2 |
+ /Cu = |
) |
Металлы: цинк Zn (P Zn |
), медь Cu (P Cu |
Коррозионная среда: водный раствор серной кислоты H2SO4
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Рис.2. Выделение пузырьков водорода: а) без контакта металлов и б) при контакте металлов
Уравнения коррозионных процессов:

а) |
б) |
!
!
!
!
!
Расчет ЭДС коррозионного гальванического элемента:
!
!
!
!
!
!
Выводы: (объясняют происходящие процессы; определяют тип коррозионного процесса)
!
!
!
!
!
!
!
Опыт 4. Коррозия легированной стали в кислотном растворе
Коррозионная среда: водный раствор серной кислоты H2SO4
Индикатор коррозии железа: K3[Fe(CN)6]
Таблица 2. Результаты эксперимента
! |
Окраска |
Скорость |
! |
Металлическа |
водного |
выделения |
Уравнения коррозионных процессов |
я пластина |
раствора |
пузырьков |
|
! |
с пластиной |
газа |
|
|
|
|
|
железная |
|
|
|
|
|
|
|
из |
|
|
|
нержавеющей |
|
|
|
стали |
|
|
|
|
|
|
|

!
Выводы: (сравнивают интенсивность синей окраски водного раствора в присутствии индикатора и скорость выделения пузырьков газа; указывают, какой газ выделяется; объясняют причину различного поведения! исследованных металлических пластин; определяют тип коррозионного процесса)
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Опыт 5. Катодные и анодные защитные металлические покрытия
Коррозионная среда: водный раствор серной кислоты H2SO4
Индикатор коррозии железа: K3[Fe(CN)6]
|
|
|
ϕ 0 2 |
+ /Fe = |
|
ϕ 0 2 |
+ /Zn = |
ϕ 0 2 |
+ /Sn = |
|
Стандартные потенциалы: P Fe |
;P Zn |
; P Sn |
||||||||
|
! |
|
Таблица 3. Результаты эксперимента |
! |
|
|||||
|
|
Окраска |
|
Скорость |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Металлическа |
|
водного |
|
выделения |
|
Уравнения коррозионных процессов |
|||
|
я пластина |
|
раствора |
|
пузырьков |
|
|
|
|
|
|
|
|
с пластиной |
газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оцинкованного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
железа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
луженого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
железа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!
Выводы: (сравнивают интенсивность синей окраски водного раствора в присутствии индикатора и скорость выделения пузырьков газа; указывают, какой газ выделяется; объясняют причину различного поведения исследованных металлических пластин; определяют тип коррозионного процесса; указывают, какое покрытие относится к покрытиям анодного типа, какое – к катодного; объясняют принцип защитного действия! в каждом случае; указывают, как нарушение покрытия влияет на процесс коррозии железа )
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!

!
!
!
!
!
!
!
!
!
Опыт 6. Катодная защита железа
Коррозионная среда: водный раствор NaCl
Индикатор коррозии железа: K3[Fe(CN)6]
Таблица 4. Результаты эксперимента
! |
Окраска |
Выделение |
! |
Металлическая |
водного |
пузырьков |
Уравнения |
пластина |
раствора |
газа на |
электрохимических процессов |
|
с пластиной |
электродах |
|
! |
|
! |
|
! |
|
! |
|
Железная |
|
– |
|
|
|
|
|
Железный стержень, |
|
|
|
соединенный с |
|
|
|
отрицательным |
|
|
|
полюсом внешнего |
|
|
|
источника тока |
|
|
|
|
|
|
|
Железный стержень, |
|
|
|
соединенный с |
|
|
|
положительным |
|
|
|
полюсом внешнего |
|
|
|
источника тока |
|
|
|
(перемена полярности) |
|
|
|
|
|
|
|
Выводы: (сравнивают интенсивность синей окраски водного раствора в присутствии индикатора; указывают, какие газы выделяются на электродах при соединении железа с отрицательным и положительным полюсами внешнего источника тока; объясняют причину различного поведения исследованных металлических пластин; определяют тип коррозионного процесса; указывают, в каком случае осуществляется защита железа от коррозии; объясняют!принцип действия катодной защиты металлов)
!
!
!
!
!
!
!

!
!
!
!
!
!
!
!
!
Опыт 7. Протекторная защита
а) Протекторная защита стали Коррозионная среда: водный раствор серной кислоты H2SO4
Индикатор коррозии железа: K3[Fe(CN)6]
|
|
|
ϕ 0 2 |
|
|
|
ϕ 0 2 |
|
|
Стандартные потенциалы: P Fe |
+ /Fe = |
!;P Zn |
+ /Zn = |
||||||
|
|
|
Таблица 5. Результаты эксперимента |
||||||
|
! |
|
Окраска |
|
Скорость |
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Металлическа |
|
водного |
|
выделения |
|
Уравнения коррозионных процессов |
|
|
|
я пластина |
|
раствора |
|
пузырьков |
|
|
|
|
|
! |
|
с пластиной |
газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стальная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стальная, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соединенная с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цинковой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пластиной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выводы: (сравнивают интенсивность синей окраски водного раствора в присутствии индикатора; указывают, какой газ выделяется; объясняют причину различного поведения исследованных металлических пластин; определяют тип коррозионного процесса; указывают, в каком случае осуществляется защита железа от коррозии; объясняют принцип действия протекторной! защиты железа)
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!

! |
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
б) Протекторная защита свинца |
||||||
Коррозионная среда: водный раствор уксусной кислоты СН3СООН |
|||||||||
Индикатор коррозии свинца: KI |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
ϕ 0 2 |
+ /Pb = |
ϕ 0 2 |
+ /Zn = |
|||
Стандартные потенциалы: P Pb |
;P Zn |
||||||||
|
|
|
Таблица 6. Результаты эксперимента |
||||||
|
! |
|
Относительно |
|
Скорость |
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Металлическа |
|
е количество |
|
выделения |
|
Уравнения коррозионных процессов |
|
|
|
я пластина |
|
осадка в |
|
|
пузырьков |
|
|
|
|
! |
|
растворе |
|
|
газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свинцовая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свинцовая, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соединенная с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цинковой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пластиной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выводы: (сравнивают относительное количество осадка в растворе в присутствии индикатора; указывают, какой газ выделяется; объясняют причину различного поведения исследованных металлических пластин; определяют тип коррозионного процесса; указывают, в каком случае осуществляется защита свинца от коррозии; объясняют принцип действия протекторной !защиты свинца)
Создатель документа Овчаренко Л.П.