Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии. Коррозия металлов

3.2.1 Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний – никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и втором случаях?

Поскольку магний имеет меньшую величину электродного потенциала (–2,37 В), чем никель (– 0,25 В), то он будет играть роль анода, а никель – роль катода. Так как металл катода является восстановленной формой, то на нем будет протекать процесс восстановления молекул кислорода, присутствующего в нейтральной среде (кислородная деполяризация), или ионов водорода, присутствующего в кислой среде (водородная деполяризация).

Электродные процессы, протекающие в нейтральной среде:

А) Mg 0 – 2ē → Mg 2+ – процесс окисления;

K) 2Н 2 О + О 2 + 4ē → 4ОН – – процесс восстановления.

Образующиеся ионы магния связываются с гидроксид-ионами, с образованием гидроксида магния:

Mg 2+ + 2ОН – → Mg(ОН) 2 – продукт коррозии в нейтральной среде.

3.2.2 Каким покрытием по отношению к железу является никель? Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем никеля, если покрытие нарушено? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, протекающих в растворе хлорида натрия и в растворе бромоводородной кислоты. Каков состав продуктов коррозии?

1 Раствор хлорида натрия имеет нейтральную реакцию среды. Функция NaCl заключается в ускорении процесса коррозии.

Поскольку железо имеет меньшую величину электродного потенциала (– 0,44 В), чем никель (– 0,25 В), то оно будет играть роль анода, а никель – роль катода. Следовательно, покрытие никелем будет являться катодным по отношению к железу.

При нарушении никелевого покрытия на железе самопроизвольно возникает гальванический элемент. Так как металл катода является восстановленной формой, то на нем будет протекать процесс восстановления молекул кислорода, присутствующего в нейтральной среде (кислородная деполяризация).

Электродные процессы:

K) 2Н 2 О + О 2 + 4ē → 4ОН – – процесс восстановления;

Fe 2+ + 2ОН – → Fe(ОН) 2 .

Гидроксид железа Fe(ОН) 2 является неустойчивым соединением, поэтому в нейтральной среде протекает процесс его доокисления:

4Fe(ОН) 2 + 2Н 2 О + О 2 → 4Fe(ОН) 3 .

Fe(ОН) 3 → FeООН + Н 2 О;

2FeООН → Fe 2 О 3 + Н 2 О.

Состав продуктов коррозии будет следующим:

Fe(ОН) 2 , Fe(ОН) 3 , FeООН, Fe 2 О 3 .

Схема работы данного гальванического элемента:

Fe H 2 O, О 2 , NаCl Ni

2 Бромоводородная кислота создает кислую среду. Как говорилось ранее, железо будет играть роль анода, а никель – роль катода. Так как металл катода является восстановленной формой, то на нём будет протекать процесс восстановления ионов водорода, образующихся при диссоциации бромоводородной кислоты.

Электродные процессы:

А) Fe 0 – 2ē → Fe 2+ – процесс окисления;

K) 2Н + +2е → Н 2 – процесс восстановления.

Образующиеся при окислении железа, его ионы будут взаимодействовать с образующимися при диссоциации кислоты ионами брома:

Fe 2+ + 2Br – → FeBr 2 – продукт коррозии.

Схема работы данного гальванического элемента:

Следует отметить, что во всех схемах, касающихся работы гальванического элемента и процессов коррозии, нижняя стрелка всегда идет к ионам (молекулам), выполняющим роль деполяризатора, т. е. принимающим электроны и восстанавливающимся на катоде.

3.2.3 В чем сущность протекторной защиты металлов? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем щелочь. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

Метод протектора (анодная электрохимическая защита) осуществляется присоединением к защищаемому металлу большого листа (старого металлического изделия), изготовленного из более активного металла с меньшей величиной электродного потенциала. В качестве протектора обычно используют цинк или сплавы на основе магния.

Рассмотрим в качестве примера протекторную защиту железа, соединенного с цинковой пластиной. При хорошем контакте между металлами защищаемый металл (железо) и металл протектора (цинк) оказывают друг на друга поляризующее действие. Согласно взаимному положению этих металлов в ряду СЭП (цинк имеет меньшую величину электродного потенциала, чем железо), железо поляризуется катодно, а цинк – анодно.

В результате этого на железе идет процесс восстановления кислорода, присутствующего в электролите (кислородная деполяризация так же характерна и для щелочной среды), а цинк окисляется и разрушается.

Электронные уравнения анодного и катодного процессов:

А) Zn 0 – 2е → Zn 2+ – процесс окисления;

K) 2Н 2 О + О 2 + 4е → 4ОН – – процесс восстановления;

Zn 2+ + 2ОН – → Zn(ОН) 2 .

Если бы на месте цинка был какой-либо металл, не проявляющий амфотерных свойств, то на этом процесс коррозии и остановился бы, т. е. гидроксид металла можно было бы считать продуктом коррозии. Но поскольку цинк может быть отнесен к металлам, проявляющим амфотерные свойства, то его гидроксид растворяется в щелочах (NaOH, KOH и т. д.) с образованием комплексных соединений:

2NaOH + Zn(OH) 2 → Na 2 – продукт коррозии.

Следовательно, в щелочной среде нецелесообразно использовать в качестве протектора металл, проявляющий амфотерные свойства.

Схема работы данного гальванического элемента:

Zn Н 2 О, О 2 , NaOH Fe

Контрольные вопросы и задачи

1 Рассчитайте электродный потенциал алюминиевого электрода, опущенного в 0,001м раствор соли Cr 2 (SO 4) 4 .

2 Из каких солей металл может быть вытеснен и Zn и Ni ? Только Zn ?

a) FeCl 2 ; б) Al 2 (SO 4) 3 ; в) CuBr 2 .

Запишите уравнения происходящих процессов.

3 При какой концентрации ионов Sn 2+ в растворе потенциал оловянного электрода станет равным стандартному электродному потенциалу водородного электрода?

4 Что является окислителем и восстановителем в гальваническом элементе, составленном оловом и серебром, которые погружены в нормальные растворы их солей? Составьте схему соответствующего гальванического элемента.

5 Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является анодом, а в другом – катодом. Запишите уравнения электродных процессов и суммарные уравнения реакций.

6 Составьте схему, запишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из магниевых электродов, опущенных: первый в 0,001Н, второй в 0,01Н растворы MgSO 4 .

7 ЭДС гальванического элемента, образованного никелем, погруженным в раствор его соли с = 0,0001 моль/л, и серебром, погруженным в раствор его соли, равна 1,108 В. Определить концентрацию ионов Ag + в растворе его соли.

8 Изменится ли ЭДС гальванических элементов при уменьшении концентрации растворов солей в 10 раз?

а) Cu ô Cu 2+ ôô Zn 2+ ô Zn;

б) Ag ô Ag + ôô Zn 2+ ô Zn.

Ответ подтвердить расчетами.

9 В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи следующих гальванических элементов:

а) Cu|Cu 2+ и Ni|Ni 2+

б) Zn|Zn(NO 3) 2 и Ag|AgNO 3

в) Al|Al 3+ и Mg|Mg 2+

10 Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытий? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

11 Какое покрытие металла называется анодным и какое - катодным? Назовите несколько металлов, которые могут служить для анодного и катодного покрытия марганца. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии марганца при нарушении анодного и катодного покрытий во влажном воздухе и в растворе серной кислоты.

12 Если опустить в соляную кислоту пластинку из чистого кадмия, то выделение на ней водорода идет медленно и со временем почти прекращается. Однако если хромовой палочкой прикоснутся к кадмиевой пластинке, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

Список литературы:

1 Ахметов, Н. С. Общая и неорганическая химия /Н. С. Ахметов. – М.: Высш. шк., 1981.

2 Глинка, Н.Л. Общая химия /Н. Л. Глинка – М.: Интеграл-Пресс, 2006.

3 Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии /Н. Л. Глинка – М.: Интеграл-Пресс, 2006.

4 Коровин, Н.В. Общая химия /Н. В. Коровин – М.: Высш. шк., 2002.

Похожая информация.

Железное изделие покрыли никелем. Какое это покрытие анодное или катодное? Почему? Составьте электрические уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте (HCl). Какие продукты реакции получатся в первом и втором случае?

Решение задачи

1.Изделие находится во влажном воздухе, который является электропроводящей средой, следовательно, будет протекать электрохимическая коррозия.

При нарушении покрытия образуется гальванический элемент. Составим схему коррозионного гальванического элемента:

Fe │ H 2 O, O 2 │ Ni

Вода – это нейтральная среда, поэтому окислителем (деполяризатором) является кислород – О 2 воздуха. Следовательно, в этой схеме будет протекать электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией.

Никель имеет больший (-0,23 B) потенциал, чем железо (-0,44 B) (смотри таблицу электрохимических потенциалов металлов), поэтому в гальваническом элементе никель будет катодом (окислителем), железо – анодом (восстановителем).

(-) Fe │ H 2 O, O 2 │ Ni (+)

Запишем электронные уравнения процессов коррозии , протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение процессов коррозии.

процесса коррозии

Вывод: коррозировать будет железо. Продуктом его коррозии является основание – гидроксид железа (II).

Ответ:

продукт процесса коррозии гидроксид железа (II).

2.Металлы находятся в кислой среде – растворе соляной кислоты (HCl). Раствор HCl – электролит, то есть электропроводящая среда, следовательно, будет протекать электрохимическая коррозия.

В данном случае среда кислая, поэтому окислителем (деполяризатором) является ион водорода (H +). Следовательно, в этой схеме будет протекать электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией.

(-) Fe │ HCl │ Ni (+)

Электроны двигаются от железа к никелю.
Запишем электронные уравнения процессов коррозии, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение процессов коррозии .

Составим молекулярное уравнение процессов коррозии окислительно-восстановительной реакции, протекающей при коррозии:

Запишем вывод: при коррозии железа, находящегося в контакте с никелем, окисляется железо. Продуктом его коррозии является соль – хлорид железа (II). На никелевом электроде выделяется водород.

Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары Mg - Pb

Ответы:

Потенциал магния меньше потенциала свинца, поэтому коррозия магния идет в первую очередь: Кислородная деполяризация: катодный процесс: O_2+2H_2O+4e=4OH^- анодный процесс: Mg = Mg^{2+} + 2e => 2Mg + O_2 + 2H_2O = 2Mg(OH)_2 Водородная деполяризация: катодный процесс: 2H^+ + 2e = H_2 анодный процесс: Mg = Mg^{2+} + 2e => Mg + 2H^+ = Mg^{2+} + H_2

в данной задаче магническая коррозия идет в первую очередь, т.к. свинец намного раз больше магния. кислородная деполяризация: при катодном процессе получается, что Магний (Mg) равен ему же с положительным зарядом 2+ и прибавить 2 электрона следовательно получается 2 атома магния (2Mg) сложить с двумя молекулами кислорода О2 и прибавить два атома хлороводорода(воды) (2Н2О). все это выражение будет равно 2Mg(OH)2 катодный процесс: кислород (О2) + два атома хлороводорода (2Н2О) и + 4 электрона. все это равно 4ОН (с отрицательным зарядом -1) теперь водородная деполяризация: выполняется аналогично кислородной, только получаются другие значения в итоге.

Похожие вопросы

1.Даны 5 геометрических фгур а1 а2 а3 а4 а5, сстоящих из кубиков одинкового объема.Известно,что объем фигуры а4 больше объема а1,но меньше объема а3. Объем фигуры а5 больше объема а2.Объем фигуры а3 меньше объема а2.Запишите фигуры в порядке возрастания их объема. 2. На сколько уменьшится знчение произведения 4 х 36,если 1ый множитель уменьшить на 7?
не использую калькулятор и не вычисляя в столбик, найдите остаток от деления на 15 значения выражения:21*20 + 19*18 - 17*16
1.У Игоря 2 учебника массой 150г каждый и столько же учебников массой 200г каждый,а также пенал и дневник ассой 300г. Какова масса школьных принадлежностей в ранце у Игоря? 2.Зауре,Айнур,Камат и Самат -подруги. Одна родилась 6марта. 2ая - 7 апреля,3ья -6июля,4ая -20 марта.Айнур и Кымбат родились в одном м-2е,а Кымбат и Зауре в разных м-цах. Определить день рождения каждой девочки?
При каком значении a оба корня уравнения ax^2-6x+a=0 положительны; оба корня - отрицательны; разных знаков.
Известно, что при некотором значении числа а отношение корней квадратного уравнения x^2+10x+a=0 равно 4. Найти это значение а и соответствующие ему корни уравнения.
Известно, что уравнение x^3+px+q=0 имеет корни x1=-2 и x2=3. Найти третиий корень этого уравнения.
В сплаве меди и цинка меди содержится 20% Масса сплава 1200г.Выясните:1)сколько в сплаве меди 2)сколько в сплаве цинка 3)какой процент цинка в сплаве 4)какой процент составляет масса меди от массы цинка

При решении задач этого раздела см. табл. 8.

Коррозией называютсамопроизвольное разрушение металлических материалов под действиемокружающей среды. Как любой самопроизвольный процесс, коррозия сопровождается уменьшением энергии Гиббса (∆G < 0).

По механизму протекания различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия – окисление металлов и сплавов агрессивными веществами при отсутствии электролита, обычно при высоких температурах. Намного чаще приходится сталкиваться с электрохимической коррозией, протекающей в атмосферных условиях в присутствии электролита.

Разрушение металла при электрохимической коррозии происходит в результате работы огромного количества микрогальванических элементов, которые образуются на поверхности металла вследствие его энергетической неоднородности. Участки металла, имеющие более отрицательные значения потенциала, становятся анодами коррозионных микрогальванических элементов. Именно на этих участках протекает анодное окисление металла и происходит коррозионное разрушение.

Запись схемы электрохимической коррозии:

А (-) Анод│коррозионная среда (деполяризатор)│ Катод (+) К

Таким образом, при электрохимической коррозии на поверхности металла одновременно протекают два процесса:

анодный -окисление металла

A: (-) Me – ne = Me n + ;

катодный – восстановление окислителя, находящегося в окружающей среде,

K: (+) Ox + ne = Red.

Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называют деполяризаторами. При атмосферной коррозии - коррозии во влажном воздухе - деполяризатором является кислород. В этом случае процесс называют коррозией с кислородной деполяризацией:

A: (-) Me – ne = Me n+ ; (1)

К: (+) О 2 + 2 Н 2 О + 4е = 4 ОН (рН ≥ 7); φ 0 = 1,23 В; (2)

О 2 +4 Н + + 4е = 2 Н 2 О (рН < 7). φ 0 = 0,40 В. (3)

В водных растворах кислот в роли окислителя выступают ионы водорода Н + . Процесс называют коррозией с водородной деполяризацией:

A: (-) Me – ne = Me n+ ;

К: (+) 2 Н + + 2е = Н 2 (рН << 7) φ 0 = 0,00 В. (4)

Встречаются также процессы коррозии со смешанной кислородно-водородной деполяризацией, когда окислителями являются одновременно кислород О 2 и ионы водорода Н + .

Появившиеся на анодных участках электроны по поверхности металла перетекают к катодным участкам, где принимаются окислителем (деполяризатором). Возникает коррозионный электрический ток. Поскольку анодные и катодные участки являются короткозамкнутыми, то для работы таких микрогальванопар достаточно тончайшей пленки влаги, конденсирующейся на поверхности металла в атмосферных условиях.

Особенно часто электрохимическая коррозия возникает при непосредственном контакте двух различных металлов (контактная коррозия), при частичном погружении в водный раствор (коррозия по ватерлинии), при использовании неудачных конструкций (щелевая коррозия).

Термодинамическая возможность коррозии определяется из условия
∆G < 0. Так как ∆G = - nFE и Е = φ К – φ А, то коррозия возможна, если
φ А < φ K , т.е. если электродный потенциал металла меньше электродного потенциала деполяризатора (см. уравнения (2) – (4)).

Пример 1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием, в нейтральном и кислом растворах. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение. Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763 В), чем кадмий (-0,403 В), поэтому он является анодом, а кадмий катодом.

Схема коррозионного процесса:

а) в кислой среде б) в нейтральной среде

А (-) Zn│ Н + │ Cd (+) К А (-) Zn│H 2 O; O 2 │ Cd (+) К

Анодный процесс протекает на поверхности цинка

А (-): Zn°-2e=Zn 2+ ;

катодный процесс протекает на поверхности кадмия.

К (+): в кислой среде 2Н + + 2е = H 2 ;

в нейтральной среде О 2 + Н 2 О + 2e = 2ОH .

Так как ионы Zn 2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Zn(OH) 2

Zn 2+ + 2ОH = Zn(OH) 2 .

Пример 2. Составьте уравнения процессов, протекающих при коррозии стали, во влажной среде, содержащей кислород, при рН = 5. Как изменяются процессы в случае применения протекторной защиты?

Решение.

А (-) Fe│ O 2 ; Н + │ Fe (+) К

На анодных участках поверхности стали происходит окисление:

А (-): Fe°-2e = Fe 2+ . φ 0 = - 0,440 В.
На катодных участках при рН = 5 возможно протекание процессов:

К (+): О 2 +4 Н + + 4е = 2 Н 2 О; (1)

2 Н + + 2е = Н 2 . (2)

При рН = 5 вычислим электродные потенциалы катодных процессов:
для процесса восстановления кислорода (1)

φ 1 = φ 0 – 0,059 рН = 0,40 – 0,059 ∙ 5 = 0,105 В;
для процесса восстановления ионов Н + (2)

φ 2 = φ 0 = 0,000 - 0,059 ∙ 5 = - 0,295 В.
Так как φ 1 > φ 2 , протекает коррозия с кислородной деполяризацией (1).

Для протекторной защиты необходимо выбрать металл, потенциал которого более отрицательный, чем потенциал железа (табл. 8), например, магний. В этом случае анодом станет магний.

Анодный процесс

А (-): Mg°-2e = Mg 2+ .
Катодный процесс не изменится.

К (+): О 2 +4 Н + + 4е = 2 Н 2 О.

Пример 3. При атмосферной коррозии железного изделия после удаления слоя ржавчины было установлено, что потеря массы металла за 3 месяца работы составила 0,112 г. Вычислите объем кислорода, израсходованного на коррозию и величину коррозионного тока.

Решение. Составим схему коррозионного процесса.

А (-) Fe│ O 2 ; Н 2 О │ Fe (+) К

Запишем уравнения анодного и катодного процессов коррозии:

А (-): Fe°-2e = Fe 2+

К (+): О 2 + Н 2 О + 2e = 2ОH

Fe 2+ + 2ОH = Fe(OH) 2

Fe(OH) 2 + О 2 + Н 2 О = Fe(OH) 3 .

Рассчитаем n э - число молярных масс эквивалента (число моль-экв.) железа, растворившегося в результате процесса анодного окисления:

n э = 0,004 моль.

Согласно второму закону Фарадея, столько же эквивалентов кислорода должно быть израсходовано в катодном процессе. Следовательно, объем кислорода, израсходованного на коррозию:

0,0224 л = 22,4 мл.

Величину коррозионного тока определяем по закону Фарадея:

4,96∙10 -5 А.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

281. Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

282. 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.

283. На железную пластинку массой 3 г нанесено никелевое покрытие. Механическое повреждение покрытия привело к атмосферной коррозии и возникновению коррозионного тока I = 2∙10 -4 A . Определите массу прокорродировавшего за два месяца металла. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

284. Если пластинку из чистого цинка опустить в разбавленную кислоту, то начавшееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Однако при прикосновении к цинку медной палочкой на последней начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнения протекающей химической реакции.

285. В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

286. Железное изделие покрыли никелем. 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 хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

287. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний - никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

288. В раствор хлороводородной (соляной) кислоты поместили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив электронные уравнения соответствующих процессов.

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

290. Какое покрытие металла называется анодным и какое - катодным? Назовите несколько металлов, которые могут применяться для анодного и катодного покрытий железа. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии железа, покрытого медью, во влажном воздухе и в кислой среде.

291. Железное изделие покрыли кадмием. 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 хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

292. 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 хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

293. Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?

294. Какой металл целесообразней выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, медь или висмут? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. Каков состав продуктов коррозии?

295. Если опустить в разбавленную серную кислоту пластинку из чистого железа, то выделение на ней водорода идет медленно и со временем почти прекращается. Но если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

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

297. Олово опаяно серебром. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии при попадании этой пары металлов в щелочную среду с рН = 9. Рассчитайте электродные потенциалы всех возможных катодных процессов при заданном значении рН и обоснуйте выбор деполяризатора.

298. В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка проходит интенсивнее? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

299. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией.

300. Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем никеля, если покрытие нарушено? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

3.1.1 Рассчитайте электродный потенциал Bi в 0,01 м растворе его соли.

Значение электродного потенциала рассчитаем на основании уравнения Нернста:

Значение стандартного электродного потенциала (Е 0) висмута возьмем из ряда СЭП (+0,21 В), n – количество электронов, участвующих в процессе, равно заряду иона висмута («3+»), концентрация ионов металла указана в условии задачи – 0,01 моль/л. Подставляем данные в формулу и производим расчет:

3.1.2 Какой гальванический элемент называется концентрационным? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из серебряных электродов, опущенных: первый в 0,01 Н, а второй в 0,1 Н растворы AgNO 3 .

Гальванический элемент, составленный из одинаковых электродов, погруженных в растворы одного и того же электролита, различающихся только концентрацией, называется концентрационным. При этом электрод, помещенный в более разбавленный раствор (с меньшей концентрацией ионов в растворе), играет роль анода, а электрод в более концентрированном растворе (с большей концентрацией ионов металла в растворе) – роль катода.

Ag AgNO 3 (0,01 н) AgNO 3 (0,1 н) Ag

Электродные процессы:

А) Ag 0 – 1ē = Ag + – процесс окисления;

K) Ag + + 1ē = Ag 0 – процесс восстановления.

Величина электродного потенциала отдельно взятого электрода рассчитывается по уравнению Нернста. Значение электродного потенциала серебра возьмем из ряда СЭП (+0, 8 В), количество электронов, участвующих в процессе, равно заряду иона серебра («+1»).

На уравнения Нернста найдем электродные потенциалы металла анода и катода.

		l g 0,1 = 0,741 В;

		l g 0,01 = 0,682 В.

ЭДС гальванического элемента рассчитаем по формуле

ЭДС = Е К – Е А = 0,741 – 0,682 = 0,059 В.

3.2 Коррозия металлов. Защита металлов от коррозии

3.2.1 Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний-никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и втором случаях?

Электродные процессы, протекающие в нейтральной среде:

K) 2Н 2 О + О 2 + 4ē → 4ОН – – процесс восстановления.

Образующиеся ионы магния связываются с гидроксид-ионами, с образованием гидроксида магния:

Mg 2+ + 2ОН – → Mg(ОН) 2 – продукт коррозии в нейтральной среде.

Схема работы данного гальванического элемента:

Mg H 2 O, О 2 Ni

Электродные процессы, протекающие в кислой среде:

А) Mg 0 – 2ē → Mg 2+ – процесс окисления;

K) 2Н + + 2ē → Н 2 – процесс восстановления.

Поскольку не указана кислота, в которую погружена гальванопара магний – никель, то будем считать, что продуктом коррозии в кислой среде является соль мания (Mg 2+).

Схема работы данного гальванического элемента:

1) Раствор хлорида натрия имеет нейтральную реакцию среды. Функция NaCl заключается в ускорении процесса коррозии.

Электродные процессы:

K) 2Н 2 О + О 2 + 4ē → 4ОН – – процесс восстановления;

Fe 2+ + 2ОН – → Fe(ОН) 2 .

4Fe(ОН) 2 + 2Н 2 О + О 2 → 4Fe(ОН) 3 .

Fe(ОН) 3 → FeООН + Н 2 О;

2FeООН → Fe 2 О 3 + Н 2 О.

Состав продуктов коррозии будет следующим:

Fe(ОН) 2 , Fe(ОН) 3 , FeООН, Fe 2 О 3 .

Схема работы данного гальванического элемента:

Fe H 2 O, О 2 , NаCl Ni

2) Бромоводородная кислота создает кислую среду. Как говорилось ранее, железо будет играть роль анода, а никель – роль катода. Так как металл катода является восстановленной формой, то на нём будет протекать процесс восстановления ионов водорода, образующихся при диссоциации бромоводородной кислоты.

Электродные процессы:

А) Fe 0 – 2ē → Fe 2+ – процесс окисления;

K) 2Н + +2е → Н 2 – процесс восстановления.

Fe 2+ + 2Br – → FeBr 2 – продукт коррозии.

Схема работы данного гальванического элемента: