8.6. Решение типовых задач

Пример 1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральной и кислой средах. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение. Цинк имеет более отрицательный потенциал (–0,763 В), чем кадмий (0,403 В), поэтому он является анодом, а кадмий – катодом. Анодный процесс:

Zn⁰-2ē→Zn²⁺

катодный процесс:

в кислой среде 2Н⁺ + 2ē → Н₂

в нейтральной среде О₂+Н₂О+4ē→ОН^-

Так как ионы Zn²⁺ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Zn(ОН)₂.

Пример 2. 1. Склепаны два металла. Укажите, какой из металлов подвергается коррозии: а) Mn – Al ;  б) Sn – Bi .

Решение. а) Al в ряду напряжений находится перед марганцем и имеет более отрицательное значение стандартного электродного потенциала, поэтому при контакте этих двух металлов Al будет анодом, а Mn - катодом. Окисляться, т.е. подвергаться коррозии, будет алюминий.

б) В этом случае корродировать будет  олово, т.к. в ряду напряжений оно расположено впереди висмута и, следовательно, является электрохимически более активным.

Пример 3. Какие из нижеперечисленных металлов выполняют для свинца  роль анодного покрытия:   Pt, Al, Cu, Hg ?

Решение. Анодное покрытие – это нанесение на защищаемое изделие электрохимически более активного металла. Из перечисленных металлов электрохимически более активным (по сравнению со свинцом) является алюминий (см. ряд напряжений металлов).

Пример 4. Какие из нижеперечисленных металлов выполняют для свинца  роль катодного покрытия:   Ti, Mn, Ag, Cr ?

Решение. Катодное покрытие – это нанесение на защищаемое изделие электрохимически менее активного металла. Из перечисленных металлов электрохимически менее активным (по сравнению со свинцом) является серебро (см. ряд напряжений металлов).

Пример 5. Стальное изделие имеет цинковое покрытие. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадет в нейтральную среду при рН 7? Подсчитайте ЭДС коррозионного элемента при стандартных условиях. При каких значениях рН прекратится процесс выделения водорода?

Решение. Равновесные потенциалы водорода и кислорода, при их парциальных давлениях равных, определяем по уравнениям:

_,

_.

ЭДС коррозионных микроэлементов равны:

- процесс с выделением водорода возможен

2Н₂О + 2е → 2ОН^- + Н₂

- процесс с поглощением кислорода возможен

1/2О₂ + Н₂О + 2е → 2ОН^-.

Процесс выделения водорода прекратится, если Е' < 0, т.е. – 0,059 рН – (-0,763) < 0, откуда следует, что при рН < 12,9 Е' < 0; при этом процесс будет иметь место при любых значениях рН.

8.7. Задачи для самостоятельного решения

1. Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

2. В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

3. Железное изделие покрыли никелем. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

4. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний – никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

5.. В раствор хлороводородной (соляной) кислоты поместили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив электронные уравнения соответствующих процессов.

5. Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?

6. Какой металл целесообразней выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, магний или хром? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. Какой состав продуктов коррозии?

7. Цинковую и железную пластинки опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинок. Какие процессы будут проходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?

8. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары алюминий – железо. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

9. Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем никеля, если покрытие нарушено? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии. Каков состав продуктов коррозии?

10. Одно железное изделие покрыли никелем, другое – оловом. Какие это покрытия? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия в кислой среде. В каком случае коррозия будет происходить активнее?

11. Трущиеся поверхности гребных валов защищают от коррозии, применяя облицовки из бронзы (сплава меди с оловом). Составьте схему коррозии стального вала в морской воде при появлении в облицовке трещин.