Факторы, влияющие на скорость коррозии

Опыт 1. Коррозия натрия на воздухе.

Возьмите пинцетом кусочек натрия и положите на фильтро­вальную бумагу; придерживая пинцетом, разрежьте кусочек по­полам. Обратите внимание на блестящую поверхность среза. Че­рез 20 – 30 с наблюдайте потускнение поверхности натрия на месте разреза. Объясните наблюдаемое явление и напишите уравнения реакции химической коррозии натрия при взаимодействии с кислородом воздуха.

Опыт 2. Электрохимическая коррозия оцинкованного и луженого железа.

В пробирку налейте 4 – 6 капель раствора соли железа (II) FеSO₄, добавьте 1– 2 капли раствора K₃ [Fe(CN₆)] – красная кро­вяная соль – качественная реакция на ионы Fе²⁺, наблюдайте появление синего окрашивания вследствие образования турнбулевой сини Fe₃[Fe(CN)₆]₂.

Налейте в чистую пробирку на 3/4 ее объема дистиллиро­ванной воды и добавьте по 4 – 5 капель 2 N серной кислоты и K₃ [Fe(CN₆)]. Раствор перемешайте, отлейте половину во вторую пробирку. В первую пробирку опустите железную пластинку в контакте с оловом, во вторую – железную пластинку в контак­те с цинком. В какой пробирке появилась синяя окраска? Поче­му? Наблюдается выделение газа. Какой это газ? С поверхности какого металла поднимается газ в луженом и оцинкованном желе­зе? Составьте схему электрохимической коррозии. В каком слу­чае будет проходить коррозия железа при нарушении защитного слоя? В каком случае будет разрушаться защитное покрытие?

Опыт 3. Влияние образования микрогальванических элементов на коррозию металлов.

а). В две пробирки вносите по 5 – 6 капель 2 N серной кис­лоты и бросьте по кусочку цинка. В одну из пробирок добавьте одну каплю раствора сульфата меди. Наблюдайте более интенсив­ное выделение водорода в пробирке с добавлением CuSO₄. Что появилось на поверхности цинка в присутствии CuSO₄? Объясни­те различную интенсивность выделения водорода в двух пробирках, учитывая, что цинк с медью образуют микрогальванический элемент. Укажите анод и катод в образовавшейся гальванической паре. Напишите уравнения соответствующих реакций.

б). В пробирку внесите 5 – 6 капель 2 N серной кислоты и кусочек цинка, опустите туда же медную проволоку так, чтобы она не касалась цинка. Наблюдайте слабое выделение водорода на цинке и отсутствие его на медной проволоке. Приведите медную проволоку в соприкосновение с цинком и наблюдайте ин­тенсивное выделение водорода. Обратите внимание, на каком из металлов выделится водород. Объясните, какова роль медной проволоки, в присутствии которой водород выделяется интен­сивнее.

Опыт 4. Активаторы коррозии.

В две пробирки порознь налейте по 7– 8 капель сульфата и хлорида меди (одной концентрации) и внесите в пробирки оди­наковые кусочки алюминия. Сравните скорость выделения меди на кусочках алюминия в обеих пробирках. В пробирку с раст­вором CuSO₄ добавьте кристаллик NаС1. Объясните, какой ион ускоряет коррозию алюминия. Напишите уравнения реакций.

Опыт 5. Применение ингибиторов.

В две пробирки внесите по 6 – 8 капель 2 N серной кислоты и по кусочку цинка одинакового размера. Когда водород начнет выделяться равномерно, прибавьте в одну из пробирок немного уротропина. Как изменилась интенсивность выделения водорода? Почему?

Вопросы для самоконтроля

1. Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попа­дает в кислую среду (HCl)? Дайте схему образующегося при этом гальванического элемента.

2. При нарушении целостности поверхностного слоя медно­го покрытия на алюминии будет коррозия вследствие работы гальванопары (дайте схему образующейся при этом гальванопа­ры). За 45 с работы этой гальванопары на катоде выделилось 0,09 л водорода, измеренного при н.у. Сколько граммов алюминия растворилось за это время и какую силу тока дает эта гальванопара?

3. Исходя из величины ∆G^o₂₉₈ определите, какие из при­веденных ниже металлов будут корродировать во влажном воз­духе по уравнению

Me + H₂О + О₂ → Ме(ОН)₂ (металлы: Mg, Cu, Аu).

4. Какие металлы (Fr, Ag, Ca) будут разрушаться в ат­мосфере влажного воздуха, насыщенного диоксидом углерода? Ответ дайте на основании вычисления ΔG₂₉₈ соответствующих процессов.

5. Железо покрыто никелем. Какой из металлов будет кор­родировать в случае разрушения поверхности покрытия? Корро­зия происходит в кислой среде. Составьте схему гальваничес­кого элемента, образующегося при этом.

6. Олово спаяно с серебром. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадет в щелочную среду? Ответ дайте на основании вычисления ЭДС и ΔG₂₉₈ образующегося гальванического элемента.

7. Железо покрыто хромом. Какой из металлов будет кор­родировать в случае нарушения поверхностного слоя покрытия в атмосфере промышленного района (влажный воздух содержит СО₂, H₂S, SO₂ и др.)? Составьте схему процессов, происхо­дящих на электродах образующегося гальванического элемента.

8. Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в кислую среду? Составьте схему гальванического элемента, образующе­гося при этом. Подсчитайте ЭДС и ΔG₂₉₈ этого элемента для стандартных условий.

9. В раствор соляной кислоты поместили чистую цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив элементарные уравнения соответ­ствующих процессов.

10. Почему химически чистое железо является более стой­ким против коррозии, чем техническое железо? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, проис­ходящих при коррозии технического железа во влажном воздухе и в сильнокислой среде.

11. Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделе­ние водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

12. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

13. Если гвоздь вбить во влажное дерево, то ржавчиной покрывается та его часть, которая находится внутри дерева. Чем это можно объяснить? Анодом или катодом является эта часть гвоздя? Составьте электронные уравнения соответствую­щих процессов.

14. Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покры­тие – анодное или катодное? Почему? Составьте электронные 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?

15. Цинковую и железную пластинки опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинок. Какие процессы будут происходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?

Тест для подготовки к экзамену

1.Как протекает восстановление на катоде при атмосферной коррозии?

1) 2H₂O + O₂ + 4е^- → 4OH^-;

2) 2H₂O + 4е^- → O₂ + 4H⁺;

3) O₂ + H₂ - 4е^- → H₂O;

4) 2H₂O - 2е → H₂ + 2OH^-.

2.Как образуется ржавчина при атмосферной коррозии?

1) 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃;

2) Fe⁺² + 2OH^- → Fe(OH)₂;

3) Fe(OH)₃ + O₂ + H₂O - 2е^- → Fe(OH)₂;

4) Fe⁺³ + 3OH^- → Fe(OH)₃.

3. Анодное или катодное покрытие оловом в луженом железе?

1) анодное;

2) катодное;

3) металлическое;

4) анодное и катодное.

4. Как протекает восстановление на катоде при коррозии в электролитах?

1) 2H⁰ - 2е^- → 2H⁺;

2) 2H⁰ + 2е^- → 2H⁺;

3) 2H⁺ + 2е^- → 2H⁰;

4) 2H⁺ - 2е^- → 2H⁰.

5. Железное изделие с медными заклепками поместили в раствор соляной кислоты. Какой металл подвергается коррозии?

1) медь;

2) железо;

3) оба металла;

4) ни один из металлов.

6. В чем суть коррозии металла?

1) в окислении;

2) в восстановлении;

3) в гидратации;

4) в окислении и восстановлении.

7. Алитированное железо поместили в раствор серной кислоты. Какой металл подвергается коррозии?

1) железо;

2) алюминий;

3) оба металла;

4) ни один из металлов.

8. Какой металл подвергается коррозии в атмосфере влажного газа при нарушении оловянного покрытия в луженом железе?

1) олово;

2) железо;

3) оба металла;

4) ни один из металлов.

9. Железо корродирует в атмосфере влажного газа до образования ржавчины. Какая формула ржавчины?

1) Fe(OH)₂;

2) Fe(OH)₃;

3) FeCl₃;

4) Cu(OH)₂.

10. Какие вещества образуются при коррозии никеля в растворе серной кислоты?

1) Ni(OH)₂;

2) Ni Cl₂;

3) NiSO₄;

4) NiO.

11. Как протекает коррозия железа в контакте с медью в растворе соляной кислоты?

1) Fe⁰ - 2е^- → Fe⁺²;

2) Fe⁺² + 2е^- → Fe⁰;

3) Fe⁰ + 2е^- → Fe⁺²;

4) Fe⁺² - 2е^- → Fe⁰.

12. Какие вещества образуются при коррозии алюминия в растворе соляной кислоты?

1) AlCl₃;

2) Al(OH)₃;

3) Al₂(SO₄)₃;

4) Al(NO₃)₃.

13. Стандартные электродные потенциалы цинка, меди и никеля равны соответственно - 0,76 В; + 0,34 В; - 0,23 В. В какой паре контактирующих металлов интенсивнее коррозия?

1) Zn | Cu;

2) Zn | Ni;

3) в трех парах;

4) Ni | Cu.

14. Какие вещества образуются при коррозии железа в атмосфере влажного газа?

1) FeO;

2) Fe(OH)₂;

3) Fe(OH)₃;

4) Fe₂O₃.

15. Какие вещества образуются при коррозии железа в растворе соляной кислоты?

1) FeCl₂;

2) Fe(OH)₂;

3) Fe(OH)₃;

4) FeCl₃.

16. Как записывается процесс коррозии на катоде в растворе кислоты?

1) 2H⁰ - 2е^- → 2H⁺;

2) 2H⁺ + 2е^- → 2H⁰;

3) 2H⁺ - 2е^- → 2H⁰;

4) 2H₂O + O₂ + 4е^- → 4OH^-.

17. Как записывается процесс коррозии на катоде в атмосфере влажного газа?

1) 2H₂O + O₂ + 4е^- → 4OH^-;

2) 2H₂O + O₂ - 4е^-→ 4OH^-;

3) 4 OH^- - 4е^- → 2H₂O + O₂;

4) 4 OH^- + 4е^- → 2H₂O + O₂.

18. Написать продукты коррозии магния в атмосфере влажного газа.

1) MgO;

2) Mg(OH)₂;

3) MgCl₂;

4) Mg.

19. Стандартные электродные потенциалы алюминия и никеля равны соответственно - 1,66 В; - 0,23 В. Какой металл подвергается коррозии при контакте алюминия с никелем в растворе кислоты?

1) никель;

2) алюминий;

3) оба металла;

4) ни один из металлов.

20. Стандартные электродные потенциалы алюминия, железа, олова и меди равны соответственно - 1,66 В; - 0,44 В; - 0,14 В; + 0,34 В. Алюминий контактирует с железом, оловом и медью. В какой паре интенсивнее коррозия?

1) алюминий с железом;

2) алюминий с оловом;

3) алюминий с медью;

4) во всех парах коррозия одинаковая.

21. Стандартные электродные потенциалы цинка и железа равны соответственно - 0,76 В; - 0,44 В. Какой металл разрушается при их контакте?

1) цинк;

2) железо;

3) оба металла;

4) ни один из металлов.

22. Стандартные электродные потенциалы цинка и железа равны соответственно - 0,76 В; - 0,44 В. Как называется покрытие цинком в оцинкованном железе?

1) анодное;

2) катодное;

3) металлическое;

4) неметаллическое.

23. Стандартные электродные потенциалы магния, железа и меди равны соответственно - 2,37 В; - 0,44 В, + 0,34 В. Магний контактирует с железом и медью. В какой паре металлов интенсивнее коррозия?

1) магний с железом;

2) магний с медью;

3) в двух контактах коррозия одинаковая;

4) железо с медью.

24. Записать процесс коррозии алюминия.

1) Al⁺³ + 3е → Al⁰;

2) Al⁰ - 3е → Al^+3;

3) Al⁺³ - 3е → Al⁰;

4) Al⁰ + 3е → Al⁺³.

25. Какие вещества образуются при коррозии цинка в растворе серной кислоты?

1) Zn(OH)₂;

2) ZnCl₂;

3) ZnSO₄;

4) ZnO.

Ответы на тест:

Номер вопроса
Вариант ответа
Номер вопроса
Вариант ответа
Номер вопроса
Вариант ответа

Приложение