Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 55
Текст из файла (страница 55)
а) — 5 моль эквивалентов; б) +5 моль эквивалентов 77. Через раствор сульфата свинца пропущено 2 г" электричества. Как изменилось количество свинца в растворе, если электроды а) графитовые; б) свинцовые. Выход по току свинца составляет на катоде 50 вш на аноде !00 чгю Ответ: — 1 моль эквивалентов; + 1 моль эквивалентои ?8. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электро. лизе водного раствора сульфата меди (П): а) с графитавым анодам; б) с мед.
ным анодом. Если через раствор прошло 2 К электричества, то как изменилось количество меди в растворе в обоих случаях при выходе по току меди на катоде и аноде, равном 100 Угв? Огнгт: а) -2 моль эквивалентов; б) не изменилось. 79. В двух электролизерах с графитовыми электродами происходит электролнз; а) раствора КОН; б) расплава КОН. Напишите уравнения электрод- 222 ных реакцнй, рассчитайте массу веществ, выделившихся на ка»ошш прн прохождении 53,6 А.ч электричества Ответ: 2 г н 78,2 г. 80.
В двух элекролнзерах с графнтовымн электролами прпнгходнт элеитролнз а) раствора едкого патра; б) расплава едкого патра, 11лппшнтс уравнення электродных реакций. Рассчитайте массу веществ, ныш ляпшнхся на катодах, прн прохождении 26,8 А ч электрнчества в электролн.ч рнт 1?гает 1 г, 23г. 81. Прн электролизе растворов МК50» н Сп50» в электролнзграх, «о» пнненных последовательно, На катоде одного нз ннх выделился водпроп мпггпй 0 2 г.
Какне реакции протекали на электродах? Сколько граммов пс»цсс»нн выделялось на других электродах электролнзеров? Ответ: 6,37> г, 1,6 г. 82. Какие процессы идут на графитовых электродах прн электрола»с раствора КОН? Сколько граммов вещества выделится на электродах прн црохожденнн через раствор тока 6,7 А в течение 1 ч? Ответ: 0,25 г; 2 г 83. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах прн электролнзе водного раствора сульфата ннкеля: а) электроды ннкелевые; б) электроды нерастворнмые.
Какнм должен быть ток, чтобы за 1О ч на катоде выделялся никель массой 47 г прн выходе его по току 80 э»ь. Ответ: 5,36 А.' 84. Прн электролизе раствора бромнда меди (Н) (нерастворнмые электроды) на одном нз электродов выделилась медь массой 0,635 г. Скольно граммов брома выделилась на другом электроде, если выход по току брома 90 уо? Составьте уравнення ревкцнй, протекающих на электродах. Ответ: 2,4 г. 85. В двух электролнзерах с графнтовымн электродами пронсходнт элентролнз: а) раствора С)ОН; б) расплава ЫОН. Напишите уравнення электродных реакций.
Рассчитайте массу веществ, которые выделяются на катодах прн прохождении 2,68 А ч электричества. Ответ: а) 0,1 г; б) 0,69 г. 88. Напишите уравнення электродных процессов, протекающих на электродах в растворе сульфата кадмия прн рН 5,0 (анод нерастворнмый). Какое влияние оказывает полярнэацня на последовательность элентродных процессов? Объясннте на примере катодных реакций в растворе сульфата кадмия. 87. Напишите электродные реакпнн, протекающне в растворе хлорнда натрня. Рассчитайте равновесные потенциалы зтнх реакций прн стандартных парцнальных давленнях газов.
Объясните последовательность электродных реакцнй на прнмере электролнза данного раствора. 88. Рассчитайте выход по току кадмня, если прн электролизе в течение 1 ч на катоде выделился кадмнй массой 5,62 г, а ток был равен 5,36 А. Ответ 50 э4. 89.
Составьте урввнення реакднй, пронсходягцнх на электродах прн электрцзнзе: а) раствора КС1; б) расплава КС1. Рассчнтайте массу веществ, выделнвшнхся на катоде в случаях а н б прн прохождении тока 26,8 А в течение 10 ч. Ответ: а) 10 г; б) 391 г. 90. Составьте уравнення реакцнй, происходящих прн электролнзе: а) раствора КОН, б) расплава КОН. Рассчитайте массу веществ, выделившихся на катоде в случаях а н б прн прохожденнн 1,34 А в течение Г00 ч. Отнет. а) 5 г; б) 1955 г. Глава )7111 КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ й Х»Н1.!.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ Коррозия — это разрушение металлов в результате его физико-химического взаимодействия с окружающей средой. При этом металлы окисляются и образуются продукты коррозии, состав которых зависит от условий коррозии. Коррозия — самопроизвольный процесс и соответственно про- 223 текает с уменьшением энергии Гиббса системы. Химическая энергия реакции коррозионного разрушения металлов выделяется в виде теплоты и рассеивается в окружающем пространстве. Коррозия приводит к большим потерям, в результате разрушения трубопроводов, цистерн, металлических частей машин, корпусов судов, морских сооружений и т.
и. Безвозвратные потери металлов от коррозии составляют !О;4 от ежегодного их выпуска. Однако во многих случаях косвенные убытки от коррозии могут значительно превышать прямые потери за счет растворения металла. Замена прокорродировавшего котла или конденсатора иа большой теплоэлектростанции может нанести энергосистеме существенный ущерб.
Кроме того, к убыткам от коррозии можно отнести также стоимость потерянного продукта, например масла, газа, воды, через систему с прокорродированными трубами или антифриза через прокорродировавший радиатор. В целом потери народного хозяйства от коррозии исчисляются многими миллиардами рублей ежегодно. Цель борьбы с коррозией — это сохранение ресурсов металлов, мировые запасы которых ограничены. Изучение коррозии и разработка методов защиты металлов от нее представляют теоретический интерес и имеют большое народнохозяйственное значение.
По механизму протекания коррозионного процесса, зависящему от характера внешней среды, с которой взаимодействует металл, различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия. характерна для сред, не проводящих электрический ток. При химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла с окислителем окружающей среды.
По условиям протекания коррозионного процесса различают: а) газовую коррозию — в газах и парах без конденсации влаги на поверхности металла, обычно при высоких температурах. Примером газовой коррозии может служить окисление металла кислородом воздуха при высоких температурах; б) коррозию в иеэлектролитах — агрессивных органических жидкостях, таких, как сернистая нефть и др. Э л е к т р о х и м и ч е с к а я к о р р о з и я характерна для сред, имеющих ионную проводимость. При электрохимической коррозии процесс взаимодействия металла с окислителем включает анодиое растворение металла и катодное восстановление окислителя. Электрохимическая коррозия может протекать: а) в электролитах — в водиых растворах солей, кислот, щелочей, в морской воде; б) в атмосфере любого влажного газа; в) в почве.
Особым видом электрохимической коррозии следует считать коррозию за счет внешнего электрического тока. В качестве примеров подобного рода разрушений можно привести коррозию трубопроводов с токопроводящими жидкостями, нерастворимых анодов в электролитических ваннах, подземных металлических сооружений. Хотя механизм протекания коррозионного процесса в разных условиях различен, по характеру разрушения поверхности металла коррозию можно разделить на равномерную и местную.
Равномерная, или общая, коррозия распределяется более или менее равномерно по всей поверхности металла, в то время как местная коррозия сосредоточена на отдельных участках и проявляется в виде точек, язв нли пятен. М е с т н а я к о р р о з и я, как правило, более опасная, чем равномерная коррозия, так как процесс проникает на большую глубину. Особыми видами коррозии являются межкристаллитная коррозия (коррозия по границам зерен), избирательная коррозия (растворение одного из компонентов сплава) и коррозионное растрескивание (коррозия при одновременном воздействии химических реагентов и высоких механических напряжений).
Данные виды коррозии особенно опасны, так как могут привести к быстрому разрушению машины, аппарата или конструкции. Скорость коррозии выражают несколькими способами. Наиболее часто пользуются массовым и глубинным показателями коррозии. Первый из них дает потерю массы (в граммах или килограммах) за единицу времени (секунду, час, сутки, год), отнесенную к единице площади (квадратный метр) испытуемого образца. Глубинный показатель коррозии выражается уменьшением толщины металла в единицу времени.
Скорость электрохимической коррозии можно также выразить величиной тока, приходящегося на единицу площади металла. 2 е111.2. ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ Термодинамика химической коррозии. Химическая коррозия представляет собой самопроизвольное разрушение металлов в среде окислительного газа (например, кислорода, галогенов) при повышенных температурах или в жидких неэлектролитах. Сущность процессов коррозии этого вида сводится к окислительно-восстановительной реакции, осуществляемой непосредственным переходом электронов металла на окислитель.
Рассмотрим химическую коррозию в газах (газовая коррозия), в частности коррозию в атмосфере кислорода, Уравнение реакции окисления металлов кислородом можно записать в общем виде т еМе + Ое = Ме,О 2 В соответствии с законами химической термодинамики эта реакция, как и другие реакции коррозии, может протекать лишь при условии уменьшения энергии Гиббса системы, т. е. при условии, если энергия Гиббса ниже нуля: Лб =О. Так как, по определению, энергия Гиббса образования простых веществ равна нулю, то энергия Гиббса окисления металлов равна энергии Гиббса образования оксидов. Энергию Гиббса реакции окисления металлов рассчитывают по уравнению 225 где Л0' — стандартная энергия Гиббса реакции; р„, -- относительное парциальиое давление кислорода (р = р/!01,3).
Стандартные значения Лб~ приводятся в справочниках. Для подавляющего большинства металлов стандартная энергия Гиббса их окисления ниже нуля, что говорит о возможности протекания этой реакции при атмосферном давлении кислорода. Для большинства металлов условие ЬО~О появляется при очень низких давлениях кислорода, не реализуемых на практике. Однако энергия Гиббса реакции меняется при изменении температуры, соответственно меняется и давление кислорода, при котором Лб)0.
Например, Лб = 0 для реакции образования Ад,О достигается при 10 Па и 298 К и !00 кПа и 473 К, для реакции образования Р10 — 1О " Па и 298 К и 100 кПа и 853 К. Таким образом, большинство металлов в атмосфере кислорода могут подвергаться химической коррозии. Однако термодинамика указывает лишь на возможность протекания процессов, но не может предсказать их скорость. Кииетнка химической коррозии. Скорость химической коррозии зависит от многих факторов и в первую очередь от характера продуктов коррозии. В процессе окисления на поверхности металла образуется твердая пленка оксидов. Для дальнейшего продолжения коррозии необходимо, чтобы ионы металла или кислород (или оба одновременно) диффундировали через эту пленку, Обычно с поверхности раздела металл — оксид в иаправлении от металла к внешней поверхности пленки происходит диффузия ионов металла, а ие атомов, так как ионы металлов по размерам меньше атомов. Одновременно в этом же направлении должны перемещаться электроны.
Ионы О' имеют больший радиус, чем атомы, поэтому с поверхности раздела оксид — газ в глубь пленки двигаются ие ионы, а атомы кислорода, которые в пленке ионизируются (О+ 2е = О' ) и, встречаясь с ионами металла, образуют оксиды. Скорость окисления определяется сплошностью и защитными свойствами поверхностной пленки и зависит от наличия в ней трещин и пр. Поскольку пленки продуктов коррозии обычно хрупки и малопластичны, образование трещин в известной степени зависит от того, претерпевает ли пленка в процессе роста растяжения, благоприятствующие ее разрушению, или же оиа образуется в условиях сжатия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
