Примеры решенных задач по коррозии металла
№ 12. Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
Ответ:
В кислоте
По механизму действия такое покрытие будет катодным.
Так как Е0(Fe2+/Fe) < Е0(Pb2+/Pb), то железо будет анодом, а свинец – катодом.
Электрохимическая схема коррозийного элемента будет иметь следующий вид:
А(-) Fe|HCl, H2O|Pb (+)K
Е0(Fe2+/Fe) = -0,44 В Е0(Pb2+/Pb) = -0,126 В
Составим уравнение анодного и катодного процессов:
А(-) Fe – 2 e → Fe2+ 1
K(+) 2H+ + 2 e → H2↑ 1
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
Продукты коррозии: хлорид железа (II) и газ водород.
Во влажном воздухе
По механизму действия такое покрытие будет катодным.
Так как Е0(Fe2+/Fe) < Е0(Pb2+/Pb), то железо будет анодом, а свинец – катодом.
Электрохимическая схема коррозийного элемента будет иметь следующий вид:
А(-) Fe|O2, H2O|Pb (+)K
Е0(Fe2+/Fe) = -0,44 В Е0(Pb2+/Pb) = -0,126 В
Составим уравнение анодного и катодного процессов:
А(-) Fe – 2 e → Fe2+ 2
K(+) 2H2O + O2 + 4 e → 4OH- 1
2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2
Продукты коррозии: гидроксид железа (II).
№ 31. Учитывая величину перенапряжения реакции восстановления ионов водорода, объясните, почему амальгамирование цинка резко снижает его коррозию, а контакт с медью - увеличивает? Запишите коррозионные процессы.
Ответ:
В случае амальгирования
В образовавшейся коррозионной гальванопаре цинк, как более активный металл, будет заряжен отрицательно и будет подвергаться окислению, а ртуть - положительно, и на ней будет идти процесс восстановления кислорода:
А(-) Zn|H+, H2O|Hg (+)K
Е0(Zn2+/Zn) = -0,763 В Е0(Hg2+/Hg) = +0,854 В
Составим уравнение анодного и катодного процессов:
А(-) Zn – 2 e → Zn2+ 1
K(+) 2H+ + 2 e → H2↑ 1
Так как скорость выделения молекулярного водорода на ртути значительно больше, чем на цинке (ηН2(Hg) > ηН2(Zn)), то восстановление Н2 идет преимущественно на ртути, что понижает коррозию цинка.
В случае контакта с медью
В образовавшейся коррозионной гальванопаре цинк, как более активный металл, будет заряжен отрицательно и будет подвергаться окислению, а медь - положительно, и на ней будет идти процесс восстановления кислорода:
А(-) Zn|H+, H2O|Cu (+)K
Е0(Zn2+/Zn) = -0,763 В Е0(Cu2+/Cu) = +0,337 В
Составим уравнение анодного и катодного процессов:
А(-) Zn – 2 e → Zn2+ 1
K(+) 2H+ + 2 e → H2↑ 1
Так как скорость выделения молекулярного водорода на цинке значительно больше, чем на меди (ηН2(Cu) < ηН2(Zn)), то восстановление Н2 идет преимущественно на цинке, что увеличит коррозию цинка.
№ 50. Магниевая пластина в контакте с железной находятся в морской воде. С какой деполяризацией протекает коррозия? Запишите уравнения реакций.
Ответ:
В нейтральной среде коррозия всегда протекает с кислородной деполяризацией.
Так как в состав воды входит преимущественно соль NaCl, то ионы Cl-, адсорбируясь на поверхности металла, разрушают оксидную пленку и ускоряют процесс коррозии.
Так как Е0(Fe2+/Fe) > Е0(Mg2+/Mg), то магний будет анодом, а железо – катодом.
Электрохимическая схема коррозийного элемента будет иметь следующий вид:
А(-) Mg|O2, H2O|Fe (+)K
Е0(Fe2+/Fe) = -0,44 В Е0(Mg2+/Mg) = -2,363 В
Составим уравнение анодного и катодного процессов:
А(-) Mg – 2 e → Mg2+ 2
K(+) 2H2O + O2 + 4 e → 4OH- 1
2Mg + 2H2O + O2 = 2Mg(OH)2