Какой металл будет подвергаться коррозии если заданная пара металлов
Задача 139.
На окрашенной поверхности корпуса судна, имеющий дефекты в покрытии, коррозионный ток сосредоточен на поврежденных участках. Составьте схему развития коррозии, а так же рассчитайте потерю металла за месяц если сила коррозионого тока, с учетом зоны действия составила 0,05 А.
Решение:
Анодный процесс:
Катодный процесс в нейтральной среде:
Так как ионы Fe 2+ с гидроксид-ионами OH – образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Fe(OH)2. Воздух окисляет его и образуется ржавчина, гидратированный оксид железа(III):
По формуле объединенного закона электролиза:
m = Э . I . t/F = М . I . t/n.F = K . I . t, где
Э – эквивалентная масса вещества (молярная масса эквивалента); F– постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль или 96500 А.с/моль;. I – сила тока, А; t – время проведения электролиза, с; М – молярная масса вещества; n – число отданных или принятых электронов; К – электрохимический эквивалент вещества.
Рассчитаем потерю металла, получим:
mпотери(Fe) = (55,845 . 0,05 . 2592000)/(2 . 96500) = 7237512/193000 = 37,5 г.
Металлы, которые применяются дла катодного покрытия стали
Задача 140.
Какие металлы могут выполнять для стальных изделий роль катодных покрытий: Ni, Cr, Mn, Sn, Cu? Запишите схему коррозии никелированного железа и определите продукт коррозии во влажном воздухе?
Решение:
К катодным покрытиям относятся те металлы, у которых потенциал выше потенциала защищаемого металла. Анодными покрытиями являются металлы, у которых электродный потенциал в данных условиях более отрицателен, чем потенциал защищаемого металла.
По таблицам найдем стандартные электродные потенциалы: Fe (-0,441 В); Ni (-0,234 B), Cr (-0,74 B), Mn (-1,18 B), Sn (-0,141 B), Cu (+0,338 B).
Так как у никеля, олова и меди электродные потенциалы выше чем у железа, то эти металлы могут выполнять для стальных изделий роль катодных покрытий.
Схема коррозии никелированного железа
При покрытии железа никелем возникает коррозионная пара, в которой никель является катодом, а железо – анодом, так как железо имеет более отрицательный потенциал (-0,441 В), чем никель (0,234 В). При этом будут протекать следующие электрохимические процессы:
а) Во влажном воздухе:
Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH –
Так как ионы Fe 2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом атмосферной коррозии железа будет Fe(OH)2. При контакте с кислородом воздуха Fe(OH)2 быстро окисляется до метагидроксида железа FeO(OH), приобретая характерный для него бурый цвет:
б) В растворе кислоты:
Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 2Н + + 2 = Н2↑
Водород будет выделяться во внешнюю среду, а ионы железа Fe 2+ с кислотными ионами будут образовывать соль, т. е. железо будет разрушаться с образованием ионов железа Fe 2+ .
Таким образом, при покрытии железа никелем при повреждении или при образовании пор разрушается основной металл – железо. Это пример катодного покрытия металла.
Коррозия железа в кислой среде
Задача 141.
В раствор хлороводородной (соляной) кислоты опустили железную пластинку и железную пластинку, частично покрытую никелем. В каком случае процесс коррозии железа протекает интенсивно? Составьте схемы коррозионных гальванических элементов и напишите электронные уравнения электродных процессов. Рассчитайте ЭДС гальванических элементов.
Решение:
Стандартные электродные потенциалы железа и никеля равны соответственно -0,44 В, -0,24 В.
а) Коррозия железной пластинки в растворе соляной кислоты
Окисляться, т.е. подвергаться коррозии, будет железо. Железо имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал (-0,44 В), чем водород (0,00 В), поэтому оно является анодом.
Электронные уравнения электродных процессов будут иметь вид:
Анод: Fе 0 – 2 = Fe 2+
Катод: 2Н + + 2 = Н2↑
Fe 0 + 2H + = Fe 2+ + H2↑
Так как ионы Fe 2+ с ионами Cl – образуют растворимую соль, придающую светло-бурую окраску раствора, то продуктом коррозии будет FeCl2:
Fe 2+ + 2Cl¯ = FeCl2 (ионная форма);
Fe + 2HCl = FeCl2 + Н2↑ (молекулярная форма).
Образуется хлорид железа и при этом выделяется газообразный водород. Происходит интенсивное разрушение железной пластинки.
Схема коррозионного гальванического элемента будет иметь вид:
или в ионном виде:
б) Коррозия никелированного железа в растворе соляной кислоты
Окисляться, т.е. подвергаться коррозии, будет железо. Железо имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал (-0,44 В), чем никель (-0,24 В), поэтому оно является анодом, а никель - катодом.
Электронные уравнения электродных процессов будут иметь вид:
Анод: Fе 0 – 2 = Fe 2+
Катод: 2Н+ + 2 = Н2↑
Так как ионы Fe 2+ с ионами Cl¯образуют растворимую соль, придающую светло-бурую окраску раствора, то продуктом коррозии будет FeCl2:
Образуется хлорид железа и при этом выделяется газообразный водород. Происходит интенсивное разрушение железной пластинки. Ni менее активный металл, чем Fe - катодное покрытие.
Схема коррозионного гальванического элемента:
При нарушении целостности катодного покрытия, между никелем и железом возникает гальваническая пара, и железо, являющееся более активным металлом, под воздействием гальванического тока начнет корродировать.
Выводы:
Разрушение (коррозия) железной пластинки, частично покрытой никелем будет протекать более интенсивно, чем обычной железной пластинки.
Какой из металлов будет подвергаться коррозии?
Никель находится в контакте с хромом, какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эта пара металлов работает во "влажном воздухе". Составить схему гольванического элемента, образующегося при этом, написать уравнение процесса? Помогите пожалуйста
При электрохимической коррозии на аноде происходит окисление (разрушение) металла.
Me(0) – ne → Me(n+)
При электрохимической коррозии анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала.
Хром в электрохимическом ряду напряжений стоит левее никеля. Следовательно, никель имеет больший электродный потенциал, чем хром, и в гальванической паре никель будет катодом, а хром - анодом. Следовательно, в данной гальванической паре хром будет разрушаться (корродировать) .
Eo(Ni(2+)/Ni) = − 0,234 B
Eo(Cr(2+)/Cr) = − 0,852 В
Ео (Cr(3+)/Cr) = − 0,74 B
Eo(Ni(2+)/Ni) > Ео (Cr(3+)/Cr) > Eo(Cr(2+)/Cr)
На катоде во «влажном воздухе» в зависимости от газового состава атмосферы могут протекать два основных процесса – восстановление молекулярного кислорода или восстановление ионов водорода.
2H2O + О2 + 4e → 4OH(-) (рН ≥ 7 – среда нейтральная или слабощелочная)
2Н (+) + 2е → Н2↑ (рН < 7 – среда кислая)
В атмосфере воздуха могут присутствовать такие соединения как О2, СО2, SO2, NO2, H2S, NH3 и др.
Электрохимическая коррозия в атмосфере кислорода воздуха.
Коррозия хрома во влажном воздухе практически не протекает, однако в составе гальванической пары протекает электрохимическая коррозия хрома.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Cr(0) - 3е → Cr(3+) │4 - процесс окисления на аноде
Катод (+) 2H2O + О2 + 4e → 4OH(-) │3 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в гальванической паре реакцию.
4Cr(0) + 6H2O + 3О2 → 4Cr(3+) + 12OH(-)
Уравнение электрохимической коррозии в молекулярной форме.
4Cr + 6H2O + 3О2 → 4Cr(OH)3↓
Схема гальванической пары
Анод (–) | Cr | H2O + О2 | Ni | Катод (+)
Электрохимическая коррозия в атмосфере кислотных оксидов СО2, SO2, NO2.
Присутствующие в атмосфере влажного воздуха кислотные оксиды растворяются в водной пленке, покрывающей поверхность металла. При этом протекают следующие процессы.
H2O + CO2 ↔ H2CO3 ↔ H(+) + HCO3(-) (рН < 7 – среда кислая)
H2O + SO2 ↔ H2SO3 ↔ H(+) + HSO3(-) (рН < 7 – среда кислая)
H2O + NO2 ↔ HNO2 + HNO3
HNO2 ↔ H(+) + NO2(-) (рН < 7 – среда кислая)
HNO3 ↔ H(+) + NO3(-) (рН < 7 – среда кислая)
Как видно из приведенных ионных уравнений, в результате реакции воды с кислотным оксидом образуется ион Н (+), который дает кислую среду протекания реакции.
Хром устойчив к химической коррозии в кислой среде, однако в составе гальванической пары коррозия хрома, хоть и медленно, но будет протекать. Окисление хрома в данном случае будет протекать до Cr(2+).
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Cr(0) - 2е → Cr(2+) │1 - процесс окисления на аноде
Катод (+) 2Н (+) + 2е → Н2↑ │1 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в гальванической паре реакцию.
Cr(0) + 2H(+) → Cr(2+) + Н2↑
Уравнение электрохимической коррозии в молекулярной форме.
Cr + H2O + CO2 → CrCO3↓ + H2O
Данная реакция возможна только при электрохимической коррозии в гальванической паре.
Схема гальванической пары
Анод (–) | Cr | 2Н (+) | Ni | Катод (+)
Как протекает коррозия луженой меди с нарушенным покрытием в кислой среде и атмосферных условиях?
Как протекает коррозия луженой меди с нарушенным покрытием в кислой среде и атмосферных условиях? Какой металл подвергается коррозии? Составьте схемы коррозионных гальванических элементов и запишите реакции. Что измениться, если олово заменить на серебро?
При контакте олова с медью возникает гальваническая пара Sn – Cu. При попадании этой гальванической пары в раствор электролита происходит процесс электрохимической коррозии. В атмосферных условиях роль электролита играет водная пленка, в которой могут быть растворены газы O2, CO2, SO2, H2S, NO2, NH3 и др.
При электрохимической коррозии анодом в гальванической паре анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Поскольку в электрохимическом ряду напряжений медь стоит правее, чем олово, то медь имеет большее значение электродного потенциала восстановления, чем олово. Значит, в данной гальванической паре медь будет катодом, а олово – анодом.
Eo(Sn(2+)/Sn) = – 0,140 B
Eo(Cu(2+)/Cu) = + 0,338 B
Eo(Cu(2+)/Cu) > Eo(Sn(2+)/Sn)
При электрохимической коррозии на аноде происходит окисление (разрушение) металла.
Me(0) – ne → Me(n+)
На катоде во «влажном воздухе» в зависимости от газового состава атмосферы могут протекать два основных процесса – восстановление молекулярного кислорода или восстановление ионов водорода.
2H2O + О2 + 4e → 4OH(-) (рН ≥ 7 – среда нейтральная или слабощелочная)
2Н (+) + 2е → Н2↑ (рН < 7 – среда кислая)
Электрохимическая коррозия во «влажном воздухе» в атмосфере кислорода воздуха.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Sn(0) - 2е → Sn(2+) │2 - процесс окисления на аноде
Катод (+) 2H2O + О2 + 4e → 4OH(-) │1 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в гальванической паре реакцию.
2Sn(0) + 2H2O + О2 → 2Sn(2+) + 4OH(-)
Уравнение электрохимической коррозии в молекулярной форме.
2Sn + 2H2O + О2 → 2Sn(OH)2↓
Схема гальванической пары
Анод (–) Sn | H2O + О2 | Cu Катод (+)
Электрохимическая коррозия в кислой среде.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Sn(0) - 2е → Sn(2+) │1 - процесс окисления на аноде
Катод (+) 2Н (+) + 2е → Н2↑ │1 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в гальванической паре реакцию.
Sn(0) + 2H(+) → Sn(2+) + Н2↑
Схема гальванической пары
Анод (–) Sn | 2H(+) | Cu Катод (+)
Если олово заменить серебром, то в гальванической паре Cu – Ag при нарушении целостности серебряного покрытия будет протекать электрохимическая коррозия. Но в этом случае медь уже будет являться анодом, как металл, имеющий меньший стандартный электродный потенциал.
Eo(Cu(2+)/Cu) = + 0,338 B
Eo(Ag(+)/Ag) = + 0,799 В
Eo(Ag(+)/Ag) > Eo(Cu(2+)/Cu)
При нарушении целостности серебряного покрытия и попадании гальванической пары в раствор электролита медь будет окисляться (корродировать) . Раствором электролита может быть влажная атмосфера воздуха, в которой растворены O2, CO2.
Cu – 2e = Cu(2+)
2Cu + H2O + СО2 + О2 = Cu(OH)2*CuCO3
Схема гальванической пары
Анод (–) Cu | H2O + СО2 + О2 | Ag Катод (+)
Какой металл будет подвергаться коррозии
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам, а также промокод на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Условие
Какой металл будет подвергаться коррозии, если заданная пара металлов Cr / Cu попадёт в кислую среду? Составьте схему образующегося при этом гальванического элемента. Запишите уравнения электродных процессов и общее уравнение коррозии.
Решение
Потенциал полуреакции
Cr - 2e = Cr2+ Е = -0,7 В
Потенциал полуреакции
Cu - 2e = Cu2+ Е = 0,337 В
Е02H+/H2 = 0 В – потенциал восстановления водорода
Потенциал окисления хрома ниже водородного, поэтому он будет окисляться ионами водорода. т.е. подвергаться коррозии:
катодный процесс 2Н+ +2e = Н2
анодный процесс Cr - 2e = Cr2+
Cr + 2Н+ = Cr2+ + Н2
Схема гальванического элемента:
Cr│ Cr2+ ║ Н+ │Н2, Cu
5 . Какой металл является анодным по отношению к покрываемому металлу:
а) Sn покрытo Cr;
б) Sn покрытo Ag?
Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах, и общее уравнение коррозии, протекающей во влажном воздухе при атмосферной коррозии.
а) Потенциалы окислителей
EO2/ 4OH- = 0,814 В
E2H2 /2 OH = –0,414 В
Потенциалы восстановителей
ESn(OH)2 /Sn = - 0,091 В
ECr(OH)3 /Cr = - 0,654 В
хром является анодным по отношению к олову
Окислитель – кислород
Восстановитель – более активный металл – хром
Cr + 3H2O – 3е = Cr(OH)3 + 3H+ - анодный процесс
O2 + 4e + 2H2O = 4OHˉ - катодный процесс
4Cr + 12H2O + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3 + 12H+ + 12OHˉ
Суммарное уравнение:
4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3
б) ESn(OH)2 /Sn = - 0,091 В
EAg2O/Ag = 1,173 В
серебро не является анодным по отношению к олову.
Окислитель – кислород
Восстановитель – вода
O2 + 4e + 2H2O = 4OHˉ - катодный процесс
2H2O – 4e = О2 + 4H+ - анодный процесс
O2 + 4e + 2H2O + 2H2O – 4e = 4OHˉ + О2 + 4H+
4H2O = 4OHˉ + 4H+
Процесса коррозии не происходит
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
и получи доступ ко всей экосистеме Автор24
. Какой металл является анодным по отношению к покрываемому металлу:
а) Sn покрытo Cr;
б) Sn покрытo Ag?
Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах, и общее уравнение коррозии, протекающей во влажном воздухе при атмосферной коррозии.
а) Потенциалы окислителей
EO2/ 4OH- = 0,814 В
E2H2 /2 OH = –0,414 В
Потенциалы восстановителей
ESn(OH)2 /Sn = - 0,091 В
ECr(OH)3 /Cr = - 0,654 В
хром является анодным по отношению к олову
Окислитель – кислород
Восстановитель – более активный металл – хром
Cr + 3H2O – 3е = Cr(OH)3 + 3H+ - анодный процесс
O2 + 4e + 2H2O = 4OHˉ - катодный процесс
4Cr + 12H2O + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3 + 12H+ + 12OHˉ
Суммарное уравнение:
4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3
б) ESn(OH)2 /Sn = - 0,091 В
EAg2O/Ag = 1,173 В
серебро не является анодным по отношению к олову.
Окислитель – кислород
Восстановитель – вода
O2 + 4e + 2H2O = 4OHˉ - катодный процесс
2H2O – 4e = О2 + 4H+ - анодный процесс
O2 + 4e + 2H2O + 2H2O – 4e = 4OHˉ + О2 + 4H+
4H2O = 4OHˉ + 4H+
Процесса коррозии не происходит
Оплатите контрольную работу или закажите уникальную работу на похожую тему
Электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии в атмосфере и в растворах
Коррозия при контакте марганца со свинцом или железом
Задача 123.
Контактируют 2 пары металлов Mn/Sn; Mn/Fe. В каком случае идет интенсивнее коррозия и какой металл корродирует? Почему? Составить электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии в атмосфере влажного газа и в растворе кислоты (H2SO4). Каков состав продуктов коррозии?
Решение:
Электродная пара металлов Mn/Sn (Fe = -0,44 В)
Стандартные электродные потенциалы марганца и олова равны соответственно -1,180 В и -0,136 В. Окисляться, т.е. подвергаться коррозии, будет марганец.Марганец имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал (-1,180 В), чем олово (-0,180 В), поэтому он является анодом, олово – катодом.
а) Коррозия пары металлов Mn/Sn в атмосфере влажного газа
Анод Mn – 2 = Mn 2+
Катод 1/2O2 + H2O + 2 = 2ОН –
Mn + 1/2O2 + H2O = Mn(OH)2
Так как ионы Mn 2+ с гидроксид-ионами ОН – образуют малорастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Mn(OH)2:
б) Коррозия пары металлов Mn/Sn в растворе кислоты (H2SO4)
Анод Mn – 2 = Mn 2+
Катод 2Н + + 2 = Н2
Mn + 2H + = Mn 2+ + H2↑
Так как ионы Mn 2+ с ионами SO4 2- образуют растворимую соль, придающая светло-розовую окраска раствора, то продуктом коррозии будет MnSO4:
Образуется сульфат ьарганц и при этом выделяется газообразный водород. Происходит интенсивное разрушение марганца.
Таким образом, при контакте марганца и олова коррозии будет подвергаться марганец.
Коррозия при контакте свинца с магнием
Задача 124.
Какой металл из 2х, находящихся в контакте, будет подвергаться коррозии? Указать катодный и анодный процессы, записать схему и продукты коррозии:
Pb/Mg в нейтральной среде.
Решение:
Стандартные электродные потенциалы свинца и магния равны соответственно -0,136 В и -2,38 В. Окисляться, т.е. подвергаться коррозии, будет магний.
Потенциал, отвечающий электродному процесу:
В нейтральной среде, потенциал равен приблизительно -0,41 В. Следовательно, ионы водорода, находящиеся в воде и в нейтральных водных средах, могут окислять только те металлы, потенциал которых меньше, чем -0,41 В, - в данном случае это может быть магний, его потенциал намного меньше (-2,38 В).
В нейтральной среде коррозия металла протекает с кислородной деполяризацией, т.е. роль деполяризатора выполняет кислород, растворенный в воде. Этот вид коррозии наиболее широко распространен в природе: он наблюдается при коррозии металлов в воде, почве и в незагрязненной промышленными газами атмосфере.
Магний имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал (-2,36 В), чем свинец (-0,136 В), поэтому он является анодом, свинец – катодом.
При коррозии пары Pb/Mg в нейтральной среде на катоде происходит кислородная деполяризация, а на аноде – окисление магния:
Анодный процесс: Mg 0 - 2 = Mg 2+
Катодный процесс: в нейтральной среде: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH – (O2 ↑+ 2H2O + 4 = 4OH – )
Так как ионы Mg 2+ с гидроксид-ионами ОН – образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Mg(OH)2:
Таким образом, при контакте свинца и магния коррозии будет подвергаться магний.
Читайте также: