Коррозия металлов Теоретические вопросы

1. Электрохимический ряд напряжений металлов.

2. Гальванические элементы. Типы гальванических цепей: химическая, концентрационная, окислительно-восстановительная.

3. Топохимические виды коррозии.

4. Механизмы коррозионных процессов. Химическая коррозия (газовая, жидкостная). Электрохимическая коррозия (гальванокоррозия, электрокоррозия).

5. Коррозионные процессы на аноде и катоде гальванопары. Кислородная деполяризация. Водородная деполяризация.

6. Методы защиты от коррозии.

Экспериментальная часть Опыт 1. Коррозия оцинкованного и луженого железа

Зачистите наждачной бумагой две железные проволочки. Прикрепите к одной из них гранулу цинка, а к другой – гранулу олова. Опустите проволочки в отдельные пробирки. В каждую пробирку добавьте по 2-3- мл дистиллированной воды, 5 капель 2н раствора серной кислоты и 1 каплю раствора гексацианоферрата (III) калия K₃[Fe(CN)₆]. Сравните изменения в обеих пробирках. Сделайте вывод о направлении коррозионных процессов и подтвердите его уравнениями реакций.

Примечание. Гексацианоферрат (III) калия K₃[Fe(CN)₆] используют для качественной реакции на ион железа Fe²⁺, в результате которой образуется темно-синий осадок KFe[Fe(CN)₆].

Опыт 2. Коррозия железа в присутствии меди

В стакан объемом 50 мл налейте дистиллированную воду, растворите в ней немного хлорида натрия (катализатор коррозии), добавьте 1 мл раствора гексацианоферрата (III) калия и несколько капель фенолфталеина. Опустите в стакан перевитые медную и железную проволочки. Через несколько минут отметьте наблюдаемые явления. Запишите уравнения коррозионных процессов, сделайте вывод.

Опыт 3. Катализаторы (стимуляторы) коррозии

Налейте в пробирку 2 мл 2н раствора соляной кислоты и опустите в нее алюминиевую проволочку. Идет ли реакция? Добавьте в пробирку небольшое количество кристаллического хлорида натрия. Запишите наблюдения. Сделайте вывод о влиянии стимулятора коррозии на скорость процесса.

Опыт 4. Защита от коррозии. Оксидирование

Зачистите наждачной бумагой 2 железных гвоздя и один из них поместите на 5 минут в пробирку с концентрированной азотной кислотой. Промойте гвозди водой и опустите их в стакан с разбавленной серной кислотой. Сравните интенсивность выделения газа в обоих случаях. Напишите уравнения реакций, сделайте вывод.

Опыт 5. Защита от коррозии. Ингибирование

В две пробирки поместите немного железных опилок, добавьте в оду из них 1 мл раствора формалина (СН₂О) и прилейте в каждую пробирку по 2 мл разбавленной соляной кислоты. Сравните интенсивность выделения газа в каждой пробирке. Напишите уравнения реакций, сделайте вывод о влиянии ингибитора на процесс коррозии.

Задачи и упражнения

1. Вычислите потенциал водородного электрода, погруженного а) в раствор с рН=3,5; б) в раствор с рН=5; в) раствор с рН= 10,7; с) в раствор с рН=14.

2. Потенциал водородного электрода в некотором водном растворе равен – 118 мВ. Вычислите активность ионов Н⁺ в этом растворе.

3. Водородный электрод погружен в раствор с рН=0. Насколько изменится потенциал электрода, если раствор нейтрализовать до рН=7?

4. Вычислите электродный потенциал никеля, опущенного в раствор его соли концентрации: а) 0,01 моль/л; б) 0,1 моль/л; в) 0,5 моль/л; г) 1 моль/л.

5. Вычислите э.д.с. концентрационного гальванического элемента (в милливольтах), состоящего из цинковых электродов, опущенных в растворы сульфата цинка с активностью 2^.10^-2 и 3,2^.10^-3 моль/л.

6. Вычислите э.д.с. концентрационных элементов (растворы содержат по 0,1 моль/л KNO₃): а) Ag/AgCl_нас.//AgI_нас./Ag; б) Ag/Ag₂S_нас..//_.AgCl_нас./Ag.

7. При какой активности Pb²⁺ э.д.с. гальванического элемента Pb/ Pb²⁺//H⁺/H₂ будет равна нулю? Возможна ли такая активность?

8. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи гальванического элемента Mg/Mg²⁺//Fe³⁺/Fe, если концентрации электролитов равны 1 моль/л? Насколько изменится э.д.с. этого элемента, если растворы обеих солей разбавить до концентрации 0,03 моль/л?

9. Напишите уравнения коррозионных процессов луженого железа а) в кислой среде; б) в щелочной среде.

10. Напишите уравнения коррозионных процессов оцинкованного железа а) в кислой среде; б) в щелочной среде.

Лабораторная работа 14