Электрохимическая коррозия и методы защиты от нее
Контрольная работа - Химия
Другие контрольные работы по предмету Химия
е и анализ данных
В первом стакане в месте царапины образовался короткозамкнутый гальванический элемент, в котором анод - Zn, катод - Fe (ф0Zn|Zn2+ < ф0Fe|Fe2+).
Схема микрогальванического элемента
(-) Zn | NaCl, H2O, O2 , pH=7, K3[Fe(CN)6]| Fe (+)
A: Zn - 2e = Zn2+: O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
Zn + O2 + 2H2O = 2Zn2+ + 4OH-
Вторичная реакция: 2Zn2+ + 4OH- = 2Zn(OH)2
Синего окрашивания в растворе с оцинкованным железом не наблюдалось, т.к. в растворе отсутствовали ионы железа Fe2+. В результате коррозии в растворе оказались ионы цинка. В ходе вторичной реакции образовался гидроксид цинка - нерастворимое основание, что замедляет процесс коррозии.
Такой вид покрытия называется анодным.
Во втором стакане в месте царапины образовался короткозамкнутый гальванический элемент, в котором анод - Fe, катод - Sn (ф0Fe|Fe2+ < ф0Sn|Sn2+).
Схема микрогальванического элемента
(-) Fe | NaCl, H2O, O2 , pH=7, K3[Fe(CN)6]| Sn (+)
A: Fe - 2e = Fe2+: O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
Fe + O2 + 2H2O = 2Fe2+ + 4OH-
Вторичная реакция: 2Fe2+ + 4OH- = 2Fe(OH)2
В растворе с луженым железом наблюдалось синее окрашивание, т.к. в растворе присутствовали ионы железа Fe2+, что свидетельствует о растворении железа. В ходе вторичной реакции образовался гидроксид железа - нерастворимое основание, что замедляет процесс коррозии.
Такой вид покрытия называется катодным.
Вывод: анодное покрытие является надежным, т.к. оно разрушается само, а не изделие, хотя есть прямой контакт этого изделия с электролитом. Катодное покрытие, наоборот, является ненадежным, т.к. в случае его повреждения, начинает разрушаться само изделие, а не покрытие.
5. Протекторная защита
.1 Ход и данные опыта
Для изучения коррозионной устойчивости свинца в химический стакан налили 10 мл 0,2 н раствора СН3СООН, добавили несколько капель раствора KI (индикатора на ионы Pb2+) и опустили гранулу свинца. Раствор начал окрашиваться в желтый цвет.
В другой химический стакан поместили гранулы свинца и цинка так, чтобы они имели хороший контакт. При добавлении раствора СН3СООН и раствора KI желтого окрашивания не наблюдается.
5.2 Расчет, наблюдение и анализ данных
Окрашивание раствора в желтый цвет объясняется появлением в растворе ионов Pb2+ (Pb2+ + 2I- = PbI2), что свидетельствует о коррозии свинца.
Схема микрогальванопар коррозии
(-) Pb | CH3COOH, KI, H2O, O2, pH<7| Pb + примеси (+)
A: Pb - 2e = Pb2+: O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
2Pb + O2 + 4H+ = 2H2O
Коррозия свинца протекает с кислородной деполяризацией.
Во втором случае желтое окрашивание не появляется, т.к. образуется микрогальванический элемент, где Zn - анод, Pb - катод. Идет коррозия цинка.
Схема микрогальванического элемента
(-) Zn | CH3COOH, KI, H2O, O2, pH<7| Pb (+)
A: Zn - 2e = Zn2+: O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
2Zn + O2 + 4H+ = 2Zn2+ + 2H2O
Цинк в данном случае является протектором, т.к. имеет более низкий потенциал, чем у свинца.
Вывод: протекторная защита является надежной. Потенциал протектора всегда должен быть ниже, чем у защищаемого металла.
6. Катодная защита (электрозащита)
.1 Ход и данные опыта
коррозия микрогальванопар анодный покрытие
В химический стакан налили 30 мл 3 %-ного раствора NaCl и добавили несколько капель индикатора на ионы Fe2+- K3[Fe(CN)6], опустили стальную пластинку. Через некоторое время на отдельных участках пластинки появилось синее окрашивание, что свидетельствует о коррозии железа. В образующихся микрогальванических элементах анодом являются участки чистого железа, а катодом - участки с примесями.
Для проведения катодной защиты в химический стакан налили до 2/3 объема 3 %-ного раствора NaCl с добавлением K3[Fe(CN)6]. Не опуская в стакан с электролитом, подсоединили графитовый электрод к положительному полюсу источника постоянного тока, стальной - к отрицательному. Опустили электроды в раствор, пропустили ток напряжением 10 В в течение 2 мин. На обоих электродах выделился газ.
6.2 Расчет, наблюдение и анализ данных
Схема микрогальванического элемента
(-) Fe | NaCl, H2O, pH=7, O2, K3[Fe(CN)6] | Fe + примеси (+)
A: Fe - 2e = Fe2+: O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe2+ + 4OH-
Коррозия протекает с кислородной деполяризацией.
Схема катодной защиты элемента
Fe | NaCl, H2O | C
K (-)A (+)+ 2H2O + 2e = 2H2 + 2OH- Cl- 2Cl- - 2e = Cl2
H2O H2O
На стальной пластинке выделился водород, на графитовом электроде - хлор.
Вывод: катодная защита является надежной, т.к. металл, находясь непосредственно в электролите, не корродирует.
Контрольные вопросы
. СFe2+ = 0,01 моль/л , pH=5, свободный доступ O2.
фFe|Fe2+ = ф0Fe|Fe2+ + (0,059/n)lgCFe2+ = -0,44 + (0,059/2)(-2) = -0,499 B= 1,23 - 0,059pH - фFe|Fe2+ = 1,23 - 0,059•5 + 0,499 = 1,434 B - коррозия возможна.
?G = -nFE 0 - коррозия возможна.
. а) pH = 7; б)pH = 2
ф0Zn|Zn2+ = -0,76 B - анод.
ф0Ni|Ni2+ = -0,25 B - катод.)(-) Zn | pH = 7, H2O, O2 | Ni (+)
A: Zn - 2e = Zn2+: O2 + 2H2O + 4e = 4OH-= фк - фа = 1,23 - 0,059pH + 0,76 = 1,577 B
б) (-) Zn | pH = 2, H2O, H+ | Ni (+)
А: Zn - 2e = Zn2+: 2H+ + 2e = H2
E2 = фк - фа = -0,059pH +0,76 = 0,642 B
Т.к. E1 > E2 , то с большей скоростью коррозия протекает в первом случае.
. pH = 0, m(Me) -?, V(H2) - ?
Оловянное покрытие на медном изделии будет анодным.
(-) Sn | pH=0, H+| Cu (+): Sn -2e = Sn2+: 2H+ + 2e = H2(Sn) = (A(Sn)•I•t)/(n•F) = (1,2•24•60•60•119)/(2•96500) = 63,9 г(H2) = (Vэ/F)•I•t = 11,2•1,2•24•60•60/96500 = 12 л