Электрохимия (941065), страница 5
Текст из файла (страница 5)
A– : Sn → Sn2+ + 2e .
K+ : O2 + 2H2O + 4e → 4OH– .
Пример 4.2. При коррозии железного изделия с поглощением кислорода за 3 мин образовалось 0,125г Fe(OH)2. Вычислите объем кислорода, израсходованного на коррозию железа, силу коррозионного тока и массу металла, разрушенного коррозией.
Решение. Рассчитаем количество моль-эквивалентов образовавшегося Fe(OH)2:
моль-экв.
Поскольку все вещества взаимодействуют в эквивалентных количествах, то разрушилось 2,8.10-3 моль-эквивалентов Fe и израсходовалось столько же моль-эквивалентов O2.
моль-экв.
Тогда объем кислорода (н.у.), израсходованного на коррозию железа:
мл.
По закону Фарадея рассчитаем силу коррозионного тока:
А.
Определим массу прокорродировавшего железа:
г.
Пример 4.3. Предложите анодное покрытие для защиты железного изделия от электрохимической коррозии в кислородсодержащей среде при рН = 7, ргаз =1. Напишите уравнения коррозионных процессов при нарушении целостности покрытия.
Решение. В качестве анодного покрытия для Fe можно использовать металлы с более отрицательным значением потенциала, (например, Zn, Cr, Al и др.). Например, выберем хром, стандартный потенциал 
В, более отрицательный, чем 
В.
По уравнению Нернста определим равновесные потенциалы вероятных окислителей ( Н+ и О2):
В,
В.
т.к. 
< 
, то при нарушении целостности хромового покрытия на железном изделии роль анода будет выполнять хром.
Так как < 
, 
, то в данной среде термодинамически возможна коррозия хрома с кислородной и водородной деполяризацией:
A- : Cr → Cr3+ + 3e
K+ : O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
2H2O + 2e → H2 + 2OH-
В нейтральной среде хром отличается высокой коррозионной стойкостью вследствие склонности к пассивации. Продукты коррозии хрома (Cr2O3 , Cr(OH)3 и др.) образуют на поверхности металла плотные труднорастворимые оксидно-солевые пленки, обладающие защитными свойствами, которые затрудняют контакт металла с окислителем и тормозят дальнейший процесс коррозии. Поэтому, хотя термодинамически коррозия возможна, железное изделие c хромовым покрытием реально не разрушается под действием коррозии.
Пример 4.4. Предложите катодное покрытие для защиты железного изделия от электрохимической коррозии в кислородсодержащей среде при рН = 8 и ргаз =1. Напишите уравнения процессов в коррозионном гальваническом элементе при нарушении целостности покрытия.
Решение. В качестве катодного покрытия для Fe можно использовать металлы с более положительным значением потенциала, (например, Ni, Cu, Ag и др.). Например, выберем медь, стандартный потенциал 
В, более положительный, чем 
.
Так как < 
, то при нарушении целостности медного покрытия на железном изделии роль анода будет выполнять железо.
По уравнению Нернста определим равновесные потенциалы вероятных окислителей ( Н+ и О2):
В,
В.
Так как < < , то в данной среде термодинамически возможна коррозия железа с кислородной деполяризацией и невозможна коррозия с выделением водорода. Уравнения коррозионных процессов:
A- : Fe → Fe2+ + 2e
K+ : O2 + 2H2O + 4e → 4OH--
Железное изделие при этом будет разрушаться.
Пример 4.5. Напишите уравнения электрохимической коррозии пары Sn-Zn при рН=5 и 298 К. Сколько и какого металла прокорродировало, если в процессе коррозии поглотилось 56 мл кислорода и выделилось 22,4 мл водорода? Определите, чему равен коррозионный ток, если продолжительность коррозии 20 мин.
Решение. Стандартные потенциалы металлов:
B, 
B,
т.к. 
< 
то в заданной гальванической паре анодом будет цинк, а катодом – олово.
По уравнению Нернста определим равновесные потенциалы вероятных окислителей ( Н+ и О2):
В,
В.
Так как < , , то в данной среде термодинамически возможна электрохимическая коррозия цинка с кислородной и водородной деполяризацией:
A- : Zn → Zn2+ + 2e
K+ : O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
2H2O + 2e → H2 + 2OH- .
В соответствии с заданием определим количество моль-эквивалентов поглотившегося кислорода и выделившегося водорода (условия считаем нормальными, 
л/моль, 
л/моль):
моль-экв,
моль-экв.
Таким образом, на катоде претерпело изменение 1,2.10-2 моль-эквивалентов вещества. По закону эквивалентов такое же количество вещества растворится на аноде: 
. Масса прокорродировавшего цинка (с учетом массы моля эквивалента цинка 
г/моль) равна:
г.
Величина коррозионного тока определяется по закону Фарадея:
А.
Пример 4.6. Выберите протектор для защиты стальной конструкции (Fe ) в кислой среде ( рН=4) на воздухе. Напишите уравнения процессов коррозии. Рассчитайте, как изменится масса протектора, если за некоторое время в процессе коррозии поглотилось 112 мл кислорода и выделилось 112 мл водорода.
Решение. При протекторной защите к металлическому изделию непосредственно или через металлический проводник подсоединяются металл или сплав с более отрицательным значением потенциала, чем потенциал защищаемого изделия. Для железа (
В) в качестве анодного протектора можно использовать магний (
В), цинк ( В), алюминий (
В). При контакте с окислителем металл протектора растворяется, а защищаемое изделие не разрушается. Например, выберем магний. Так как 
< 
, то в паре с железом магний будет анодом.
Согласно уравнению Нернста равновесные потенциалы вероятных окислителей (Н+ и О2) равны:
В,
В.
Так как < , , то в данной среде термодинамически возможна электрохимическая коррозия магниевого протектора с кислородной и водородной деполяризацией:
A- : Мg → Мg2+ + 2e
K+ : O2 + 4H+ + 4e → 2H2О
2H+ + 2e → H2 .
В соответствии с заданием определим количество моль-эквивалентов поглотившегося кислорода и выделившегося водорода (условия считаем нормальными, л/моль, л/моль):
моль-экв,
моль-экв.
Таким образом, на катоде претерпело изменение 3.10-2 моль-эквивалентов окислителя. По закону эквивалентов такое же количество протекторного материала растворилось на аноде: 
моль-экв. Масса растворившегося протектора (с учетом молярной массы эквивалента магния 
г/моль) равна:
г.
26
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
