Коррозия и защита металлов от коррозии

В задачах 1 – 8рассчитайте электродный потенциал металла, корродирующего в деаэрированной среде, ЭДС и стандартную энергию Гиббса реакции DrGо298 , протекающей в коррозионном элементе, приведите уравнения анодного и катодного процессов.

№ п/п   Металл аМz+ , моль/л рНсреды jоМz+/М , В
Zn 0,0015 4,2 -0,763
Al 0,0010 3,0 -1,662
Со 0,0009 3,4 -0,277
Ni 0,0012 2,7 -0,250
Cd 0,0008 4,0 -0,403
Fe 0,002 5,1 -0,440
Sn 0,0001 2,0 -0,136
Mn 0,004 3,9 -1,180

В задачах 9 – 16определите, какой из металлов в коррозионном элементе кор­родирует во влажном воздухе, рассчитайте ЭДС и стандартную энергию Гиббса реакции DrGо298, приведите уравнения анодных и катодных процессов.

№ задачи Коррозионная пара М1-М2 рН среды jоМz+/М1 , В jоМz+/М2 , В
Cu – Ag 1,6 +0,337 +0,799
Ni – Au 5,8 -0,250 +1,498
11,, Sn – Co 6,5 -0,136 -0,277
Cd – Fe 7,9 -0,403 -0,440
Au – Co 5,2 +1,498 -0,277
Fe – Sn 8,4 -0,440 -0,136
Zn – Cu 4,8 -0,763 +0,337
Pb – Ni 3,9 -0,126 -0,250

В задачах 17 – 24рассчитайте объем кислорода (при н.у.), израсходованного за время t при атмосферной коррозии металла, протекающей с образованием его гидроксида М(ОН)2, массу прокорродировавшего металла и силу коррозионного тока.

№ п/п Металл mМ(ОН)2, г t ,мин № п/п Металл mМ(ОН)2, г t ,мин
Zn 0,025 5,0 Pb 0,007 6,0
Cd 0,125 4,0 Cr 0,198 3,0
Ni 0,130 6,5 Sn 0,004 4,5
Fe 0,085 2,5 Co 0,253 12,0

В задачах 25 – 32рассчитайте электродный потенциал металла, корродирующего в деаэрированной среде при T = 298 К с образованием его гидроксида М(ОН)2, используя величину произведения растворимости.

№ п/п Металл ПРМ(ОН)2 jоМz+/М , В № п/п Металл ПРМ(ОН)2 jоМz+/М , В
Zn 3,0×10-16 -0,763 Со 1,6×10-15 -0,277
Мg 5,5×10-12 -2,363 Fe 7,9×10-16 -0,440
Ве 6,3×10-22 -1,847 Ni 1,6×10-14 -0,250
Cd 4,3×10-15 -0,403 Mn 2,0×10-13 -1,180

В задачах 33 – 40рассчитайте массовый Km (г/м2×сутки) и глубинный KП (мм/год) показатели стационарной коррозии металла, если известны плотность коррозионного тока i и плотность металла r.

№ п/п Металл i, А/м2 r´10-3, кг/м3 № п/п Металл i, А/м2 r´10-3, кг/м3
Мg 0,05 1,74 Zn 0,04 7,14
Cr 0,06 6,20 Al 0,06 2,73
Со 0,03 8,33 Pb 0,01 11,34
Fe 0,04 7,87 Ni 0,03 8,90

В задачах 41 – 50приведите уравнения анодного и катодного процессов, протекающих при нарушении сплошности покрытия на стальном изделии (jоFe2+/ Fe = -0,440 В) в условиях морской коррозии (рН » 7) и коррозии в кислотных почвах (рН = 3 – 5,5). К какому типу (анодному или катодному) относятся данные покрытия и каков механизм их защитного действия?



№ п/п Металл покрытия, (z) jоМz+, В № п/п Металл покрытия, (z) jоМz+, В
Сr (3) -0,744 Cu (2) +0,337
Cd (2) -0,403 Ag (1) +0,799
Sn (2) -0,136 Au (3) +1,498
Pb (2) -0,126 Со (2) -0,277
Ni (2) -0,250 Мо (3) -0,200

В задачах 51 – 58рассчитайте концентрационную поляризацию анода, если активность ионов корродирующего металла в процессе работы коррозионного элемента увеличилась от а1 до а2. Рассчитайте, как изменится при этом ЭДС коррозионного элемента (процесс протекает с водородной деполяризацией при Т = 298 К).

№ п/п Металл анода jоМ2+, В а1, моль/л а2, моль/л рНсреды
Mn -1,180 1×10-4 7×10-1 5,2
Cd -0,403 4×10-4 3×10-1 3,5
Со -0,277 6×10-4 2×10-1 2,5
Fe -0,440 3×10-4 2×10-1 4,0
Ni -0,250 7×10-4 1×10-1 2,0
Са -2,866 2×10-4 9×10-1 6,0
Zn -0,763 5×10-4 7×10-1 5,0
V -1,175 1×10-4 8×10-1 5,5

В задачах 59 – 66рассчитайте массу прокорродировавшего металла за время t и силу коррозионного тока, если в коррозионном элементе катодный процесс протекает: а) с поглощением кислорода; б) с выделением водорода. Объемы газов приведены при Т = 298 К, р = 101,3 кПа.

№ задачи Металл анода VО2, мл VН2, мл t, мин
Сr 50,4 16,8 3,0
V 61,6 2,0
Zn 22,4 2,5
Мn 16,8 2,0
Be 44,8 3,0
Fe 39,2 4,0
Al 106,4 47,6 3,5
Mg 117,6 50,4 3,0

В задачах 67 – 78укажите, какой изметаллов коррозионной пары является протектором. Рассчитайте значения ЭДС и приведите уравнения анодных и катодных процессов в аэрированной и деаэрированной среде.

№ п/п Коррозионная пара М1- М2 рН среды jоМ1z+/М1 , В jоМ2z+/М2 , В
Cu – Fe 5,0 +0,337 -0,440
Ni – Sn 2,0 -0,250 -0,136
Pb – V 9,0 -0,126 -1,175
Cd – Ni 6,5 -0,403 -0,250
Co – Mg 8,5 -0,277 -2,363
Ag – Sn 1,0 +0,799 -0,136
Zn – Sn 4,5 -0,763 -0,136
Al – Cu 9,0 -1,662 +0,337
Fe – Mn 3,5 -0,440 -1,180
Cr – Pb 7,0 -0, 744 -0,126
Be – Zn 8,5 -1,847 -0,763
Au – Ni 0,5 +1,498 -0,250


В задачах 79 – 86рассчитайте стандартную энергию Гиббса реакции DrG0Т и определите термодинамическую возможность газовой коррозии металла при окислении его кислородом в закрытой системе (температурной зависимостью DrH0T и DrS0T пренебречь).

№ п/п Металл М S0298, Дж/(моль×К) Продукт коррозии DfH0298,оксида кДж/моль S0298,оксида, Дж/(моль×К) T, К
Ni 29,9 NiO - 239,7 38,0
Cu 33,1 CuO - 162,0 42,6
Cd 51,7 CdO - 259,0 54,8
Fe 27,1 Fe2O3 - 822,1 87,4
Ag 42,5 Ag2O - 30,5 121,7
Al 28,3 Al2O3 - 1676,0 50,9
Mg 32,7 MgO - 601,5 27,1
Cr 23,6 Cr2O3 - 1140,5 81,2

В задачах 87 – 100 рассчитайте энтропию Коррозия и защита металлов от коррозии - student2.ru rS, энергию Гиббса Коррозия и защита металлов от коррозии - student2.ru rG и энтальпию Коррозия и защита металлов от коррозии - student2.ru rН реакции, протекающей в коррозионном элементе при Т = 298 К, если известны ЭДС и температурный коэффициент ЭДС(¶Е/¶Т)р, связанные с термодинамическими функциями коррозионного процесса соотношениями:Dr S = zF (¶Е/¶Т)р, Dr Н = - zF [Е- Т(¶Е/¶Т)р], где z – число электронов, участвующих в токообразующей реакции, F – постоянная Фарадея.

№ п/п Суммарная электрохимическая реакция Е, В (¶Е/¶Т)р, В ×К-1
Сd + PbCl2 = CdCl2 + Pb 0,188 - 4,8×10-4
CuAc2 + Pb = PbAc2 + Cu 0,480 - 4,1×10-4
Pb + 2AgCl = PbCl2 + 2Ag 0,490 - 1,86×10-4
3H2 + Bi2O3 = 2Bi + 3H2O 0,385 - 3,9×10-4
Сd + Hg2SO4 = СdSO4 + 2Нg 1,018 - 4,45×10-5
Ag + 1/2Cl2 = AgCl 1,132 - 4,77×10-4
Pb + 2AgI = PbI2 + 2Ag 0,211 - 1,38×10-4
Zn + 2AgCl = Z nCl2 + 2Ag 1,015 - 4,02×10-4
Pb + Hg2SO4 = PbSO4 + 2Нg 0,968 + 1,85×10-4
Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Нg 0,535 + 1,45×10-4
Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4 1,093 - 4,30×10-4
2Ag + Hg2Cl2 = 2Нg + 2AgCl 0,046 + 3,38×10-4
Hg2Cl2 + 2КОН = Hg2O + 2КCl + H2O 0,154 + 8,37×10-4
Pb+Сu(СН3СОО)2 = Cu+Pb(СН3СОО)2 0,480 + 4,10×10-4

Наши рекомендации