Общая химия. Теория и задачи под ред. Н. В. Коровина и Н. В. Кулешова (1154110), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Стальное изделие имеет цинковое покрытие. Какой из металлов будет окисляться при коррозии,если эта пара металлов попадет в нейтральную среду срН 7? Подсчитайте ЭДС коррозионного элемента для стандартных состояний всех веществ. При каких значенияхрН прекратится процесс выделения водорода?460ОБЩАЯ ХИМИЯ.
ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИР е ш е н и е. В соответствии с данными Приложения 62стандартный потенциал цинка составляет EZn21 /Zn 321 20,763 В, а потенциал железа EFe21 /Fe 3 40,44 В. Учитывая, что потенциал цинка отрицательнее потенциала железа, цинковое покрытие на железе является аноднымпокрытием. При этом железо не будет принимать участиев анодном процессе, т. е. не будет корродировать.Равновесные потенциалы водорода и кислорода при ихотносительных парциальных давлениях, равных единице, определяем по уравнениям Нернста:EH1 /H2 3 20,059pH 3 20,059 4 7 3 20,413 В;EO2/OH2 3 1,227 2 0,059pH 3 1,227 2 0,059 4 7 3 0,814 В.Рассчитываем ЭДС возможных коррозионных элементов:1) EЭ = EК – EА = –0,413 – (–0,763) = 0,35 В > 0.Следовательно, процесс коррозии с выделением водорода на катодных участках (2Н2О + 2е ® 2ОН– + Н2) возможен.2) EЭ = EК – EА = 0,814 – (–0,763) = 1,577 В > 0.Следовательно, процесс коррозии с поглощением кислорода на катодных участках (1/2О2 + Н2О + 2е ® 2ОН–)также возможен.Из приведенных уравнений следует, что процесс выделения водорода прекратится, если EЭ < 0, т.
е., когда разность (EК – EА) = –0,059рН – (–0,763) станет меньше нуля.Это возможно при рН < 12,9.Процесс коррозии цинка с поглощением кислородабудет иметь место при любых значениях рН.Задача 8.10. При электрохимической коррозии стального (железного) изделия с поглощением кислорода за2 мин работы коррозионного элемента образовалось 0,225 гFе(ОН)2, при этом процесс идет без выделения водорода.Вычислите объем кислорода при нормальных условиях,израсходованного на коррозию железа, коррозионный токи массу растворенного металла.ГЛАВА 8. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ461Р е ш е н и е. Запишем процессы в коррозионном гальваническом элементе:А: Fе – 2е ® Fе2+;К: 1/2О2 + 2Н2О + 2е ® 2ОН–.Рассчитаем количество моль эквивалентов образовавшегося Fе(ОН)2:nMэк Fe(OH)2 2mFe(OH)20,22522 5 31013.45MэкFe(OH)2Согласно закону эквивалентов все вещества взаимодействуют в эквивалентных количествах, т.
е.nMэкFe(OH)2 2 nMэкFe 2 nMэкO2 2 5 3 1013.Тогда объем кислорода, израсходованного на коррозиюжелеза:VO2 2 nMэк O2 3 VэкO2 2 5 3 1013 3 5,6 л 2 28 мл.По закону Фарадея:1. Рассчитаем ток коррозионного элементаIкор 3VO2 2 F 28 2 1013 л 2 96500 А 2 с33 4 А.5,6 л 2 120 сVэкO2 2 42. Определим массу растворившегося Fе:mFе = nэкFе × МэкFе = 5×10–3 × 28 = 0,14 г.Задача 8.11.
Напишите уравнение электрохимической коррозии сплава Сu–Zn при рН 12 и температуре Т == 298 К. Сколько и какого металла прокорродировало,если в процессе коррозии поглотилось 56 мл кислорода ивыделилось 22,4 мл водорода? Определите, чему равен коррозионный ток, если продолжительность коррозии составила 2 мин. Предложите анодное покрытие для защитысплава от электрохимической коррозии.Р е ш е н и е. Потенциалы указанных металлов составляют:2ECu21 /Cu 3 0,337 В;2EZn21 /Zn 3 40,763 В.462ОБЩАЯ ХИМИЯ.
ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИПринимая, что коррозия протекает избирательно, вданном случае будут корродировать более электроотрицательные цинковые участки:А: Zn – 2е ® Zn2+.На катоде протекают реакции:2Н2О + 2е ® Н2 + 2ОН–;1/2О2 + 2е + Н2О ® 2ОН–.В соответствии с заданием количество моль эквивалентов кислорода составляетVO256 мл22 1012.nэкO2 2VэкO2 5,6 3 103 млАналогично:22,4 мл2 2 3 1013.nэкH2 211,2 3 103 млТаким образом, на катоде претерпело изменение (выделилось) 1,2×10–2 моль эквивалентов вещества. По закону эквивалентов такое же количество цинка растворилосьна аноде.Масса прокорродировавшего цинка составилаmZn = nэкZn × МэкZn = 1,2×10–3 × 32,5 = 0,039 г.Величина коррозионного тока определяется по законуФарадея из следующего соотношения:96 500 А×с/мольэкв — 1Мэк;Iкор × 120 с — 1,2×10–2Мэк.ОткудаIкор = (96 500 А×с/мольэкв × 1,2×10–2 мольэкв)/120 с = 9,6 А.ЗАДАЧИДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ8.1.
Определить скорость равномерной коррозии алюминия в [мм/год] и в [г/м2×год], если плотность коррозионного тока составляет 0,062 А/м2.8.2. Магний равномерно корродирует в морской водесо скоростью 1,45 г/(м2×сут). Каково значение скоростикоррозии, выраженное в мм/год? Если с такой же скороГЛАВА 8. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ463стью корродирует свинец, то каково соответствующее значение в мм/год?8.3.
Во сколько раз возрастает толщина пленки приувеличении продолжительности равномерной газовой коррозии титана от 0 до 200 ч при температуре: а) 700°C;б) 900°C?8.4. Определите термодинамическую возможность газовой коррозии изделия из углеродистой стали (Fe) доFe2O3 под действием кислорода, находящегося под относительным давлением pO2 1 0,2 и температуре 350°C.8.5. Определите термодинамическую возможность газовой коррозии изделия из никеля (Ni) до NiO под действием кислорода и с относительным давлением pO2 1 1,4и температуре 800°C. Определите парциальное давлениекислорода, при котором прекращается газовая коррозияпри указанной температуре.8.6.
Определите область температур, в которой невозможна коррозия железа (Fe) под действием H2S до FeS встандартном состоянии. Составьте уравнения процессов.8.7. Определите область температур, при которой невозможна газовая коррозия алюминия (Al) под действиемхлора в стандартном состоянии. Составьте уравнения процессов.8.8. Объясните, почему в атмосферных условиях цинккорродирует, а золото нет? Ответ подтвердите расчетами.8.9. Возможна ли коррозия олова в водном растворе срН 6 при контакте с воздухом? При каких значениях pHвозможна коррозия с выделением водорода?8.10. Возможна ли электрохимическая коррозия свинца (Pb) в водном растворе при рН 6 при контакте с воздухом.
Напишите уравнения реакций анодного и катодногопроцессов. При каких значениях рН возможна коррозияс выделением водорода?8.11. Определите, будет ли корродировать медь (Cu) вдеаэрированном (без содержания кислорода) растворе прирН 0.8.12. Магний (Mg) корродирует в морской воде (рН 8)при контакте с воздухом. Напишите уравнения реакцийанодного и катодного процессов.464ОБЩАЯ ХИМИЯ. ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИ8.13. Назовите металлы, которые могут корродироватьс выделением водорода в водном растворе, имеющем рН:а) 2; б) 7; в) 10.8.14. Назовите металлы, которые могут корродироватьс поглощением кислорода в водном растворе, имеющемрН: а) 2; б) 5; в) 8.8.15.
Определите возможность электрохимической коррозии изделия из Pb в растворе Pb(NO3)2 (c = 0,02 моль/л)при комнатной температуре при следующих относительныхпарциальных давлениях водорода и кислорода: pH2 1 1,2;pO2 1 0,8. Напишите уравнения анодного и катодного процессов.8.16. Будет ли протекать электрохимическая коррозияизделия из Al в растворе AlCl3 (c = 0,02 моль/л) при комнатной температуре, если относительные парциальныедавления водорода и кислорода равны pH2 1 1,2 и pO2 1 0,2?Напишите уравнения анодного и катодного процессов.8.17.
Изделие из цинка погрузили в раствор ZnSO4(c = 0,03 моль/л) при 70°C. Будет ли цинк корродировать?8.18. Определите возможность электрохимической коррозии гальванической пары Fe–Cd, погруженной в растворFeCl2 (c = 0,01 моль/л) при комнатной температуре, принимая коррозию избирательной. Как изменится ЭДС коррозионного элемента, если концентрация раствора возростет до 0,02 моль/л?8.19. Будет ли протекать электрохимическая коррозияизделия пары Ni–Cu в растворе NiSO4, имеющем концентрацию 0,04 моль/л при 25°C? Как изменится ЭДС коррозионного элемента, если концентрация ионов Ni2+ возросла до 0,06 моль/л?8.20. Изделие из железа с алюминиевым покрытиемпогрузили в водный раствор AlCl3 (c = 0,01 моль/л). Будет ли протекать коррозия этого изделия при комнатнойтемпературе? Будет ли изменяться ЭДС и как, если концентрация раствора возрастает до 0,03 моль/л?8.21.
Какое покрытие металла называется анодным икакое катодным? Назовите металлы, которые можно использовать для анодного и катодного покрытия железа вовлажном воздухе и сильнокислой среде.ГЛАВА 8. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ4658.22. Приведите примеры катодных и анодных покрытий для кобальта. Составьте уравнения катодных и анодных процессов во влажном воздухе и в растворе солянойкислоты при нарушении целостности покрытия.8.23. К какому типу покрытий относится олово на медии на железе? Какие процессы будут протекать при атмосферной коррозии указанных пар при нейтральной среде? Напишите уравнения катодных и анодных реакций.8.24.
Железное изделие покрыто свинцом. Какое этопокрытие — анодное или катодное? Составьте уравненияанодного и катодного процессов коррозии этого изделияпри нарушении цельности покрытия во влажном воздухеи в растворе соляной кислоты.8.25. Какой металл может служить протектором призащите железа от коррозии в водном растворе с рН 10 вконтакте с воздухом. Напишите уравнения протекающихреакций.8.26. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте уравнения анодной и катодной реакции.8.27. В чем сущность протекторной защиты металловот коррозии? Приведите пример протекторной защитыжелеза в электролите, содержащем растворенный кислород.
Составьте уравнения анодного и катодного процессов.8.28. Напишите уравнения реакций электрохимической коррозии пары Fe–Pd при рН 10 и 25°C. Сколько икакого металла прокорродировало, если в процессе коррозии поглотилось 28 мл O2 и выделилось 112 мл H2? Определите, чему равен коррозионный ток, если продолжительность коррозии составляет 3,5 мин. Предположитеанодное и катодное покрытие для защиты сплава от электрохимической коррозии.8.29. Сколько и какого металла прокорродировало,если пара Cu–Zn находилась в среде с рН 12 в течение2,5 мин при комнатной температуре. Установлено, что приэтом выделилось 28 мл H2 и поглотилось 56 мл O2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
