Примеры решения задач

Пример 1. Коррозия железа в контакте с медью:

1) в растворе соляной кислоты :

Fe при контакте железа с медью в кислой

H₂ среде возникает гальванический элемент

. (–) FeHClCu (+) (рис. 6.2).

H⁺ Более активный металл – железо –

H⁺ окисляется:

Fe–2ē = Fe²⁺ (анодный процесс),

ē Fe²⁺ посылая электроны атомам меди, и

переходит в раствор в виде ионов Fe²⁺.

Ионы водорода восстанавливаются на

меди:

Рис. 9.1. Схема действия 2H⁺ + 2ē = H₂ (катодный процесс);

гальванической пары

2) во влажной атмосфере (в нейтральной среде):

Анодный процесс аналогичен: Fe–2ē = Fe²⁺.

Катодный процесс – восстановление кислорода, растворенного в электролите: O₂ + 4ē + 2H₂O = 4OH^–.

Ионы ОН^– соединяются с перешедшими в раствор ионами Fe²⁺:

Fe²⁺ + 2ОН^– = Fe(ОН)₂;

4Fe(ОН)₂ + 2Н₂О + О₂ = 4 Fe(ОН)₃.

Гидроксид Fe(ОН)₃ часто отщепляет воду:

Fe(ОН)₃ = Fe(О)ОН + Н₂О.

Пример 2. Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в кислую среду? Составьте схему гальванического элемента, образующегося при этом.

Решение. Исходя из положения металлов в ряду стандартных электродных потенциалов, определяем, что алюминий более активный металл:

E⁰_Al³⁺|_Al = – 1,66 В, Е⁰_Cu²⁺| _Cu = + 0,34 В.

В образующейся гальванической паре алюминий будет анодом, а медь – катодом; алюминий будет подвергаться коррозии, а на медном катоде выделяется водород:

Al – 3 ē = Al³⁺ ; (Cu) 2H⁺ + 2 ē = H₂

Образуется гальванический элемент:

ē ē

| ^{–––––––––––} |^{––––––––––––––––––––––––}

Al | Н⁺ | Cu , или более подробно: (–)Al / Al³⁺ | Н⁺ | Cu , H₂

Пример 3. Железо покрыто никелем. Какой металл будет корродировать в случае разрушения поверхности покрытия? Коррозия происходит: а) в щелочной среде в присутствии кислорода; б) в щелочной среде в отсутствии кислорода. Составьте схемы микрогальванических элементов, образующихся в каждом из описанных случаев.

Решение

1. При нарушении поверхностного слоя никелевого покрытия на железе будет происходить коррозия более активного металла, железа, так как стандартный электродный потенциал железа E⁰_Fe²⁺|_Fe = – 0,44 В меньше стандартного электродного потенциала никеля Е⁰_Ni²⁺| _Ni = – 0,25 В. Железо будет подвергаться коррозии, окисляться и в виде ионов переходить в раствор по реакции Fe – 2ē = Fe²⁺.

На никеле будут происходить следующие процессы:

а) в щелочной среде в присутствии кислорода будет восстанавливаться кислород

O₂ + 4ē + 2H₂O = 4OH^¯;

ē ē

| ^{––––––––––––––––––} |^{–––––––––––––––––––––––––––––––––}

Fe | ОН^¯, О₂ | Ni , или более подробно: (–)Fe / Fe²⁺ | ОН^¯, О₂ | Ni ;

б) в щелочной среде в отсутствии кислорода восстанавливается вода

2H₂O + 2ē = H₂+ 2OH^¯ .

В образующейся гальванической паре железо – анод, а никель – катод.

Образуется гальванический элемент:

ē ē

| ^{–––––––––––––––} |^{–––––––––––––––––––––––––––}

Fe | ОН^¯ | Ni , или более подробно: (–)Fe / Fe²⁺ | ОН^¯ | Ni / Н₂