Даны пара металлов и значения рН водной среды.
1. Рассчитайте равновесные потенциалы водородного и кислородного электродов и оцените возможность коррозии металла в данной электрохимической системе на основании сравнения рассчитанных потенциалов со стандартными значениями равновесных потенциалов металлических электродов. Укажите, какой металл будет подвергаться коррозии (окислению).
2. Запишите коррозионную электрохимическую систему, уравнения электродных реакций при коррозии металла из данной пары в водной среде с заданным значением рН при контакте с воздухом.
3. Предложите для окисляемого (разрушаемого) металла данной пары катодное и анодное металлическое покрытие и запишите:
а) электрохимическую схему коррозионных элементов, образующихся при нарушении целостности покрытий;
б) уравнения электродных реакций при коррозии данного металла.
4. Предложите протекторную защиту для данной пары металлов. Запишите электрохимическую систему, уравнения электродных реакций при протекторной защите.
5. Запишите электрохимическую систему электрозащиты (катодной) данной пары металлов, уравнения электродных реакций при работе электрозащиты.
Дано: Ni – Cr; pH = 2.
Решение
Потенциал водородного электрода вычисляем по уравнению Нернста с учетом того, что при рН = 2 активность ионов Н+ равна а(Н+) = 10-2 моль/л, активность водорода а(Н2) = 1 моль/л, а стандартный электродный потенциал процесса 2Н+ + 2е → Н20 равен 0 В.
E=E0(2H+/H2)+0,0592∙lgaН+2aН2;
E=0+0,0592∙lg10-221=-0,118 (В).
Потенциал кислородного электрода вычисляем по уравнению Нернста с учетом того, что стандартный потенциал процесса О2 + 4Н+ + 4е → 2Н2О равен +1,229 В; активность ионов Н+ при рН = 2 равна а(Н+) = 10-2 моль/л, активность кислорода а(О2) = 1 моль/л, активность молекул воды равна а(Н2О) = 1 моль/л.
E=E0(О2+4Н+/2Н2О)+0,0594∙lgaO2aН+4aН2O2;
E=+1,229+0,0594∙lg1∙0,01412=+1,111 (В).
Стандартный электродный потенциал никеля Е0(Ni2+/Ni0) = - 0,25 B;
стандартный электродный потенциал хрома Е0(Cr3+/Cr0) = - 0,744 B.
Потенциалы металлов меньше потенциалов водородного и кислородного электродов, поэтому коррозия возможна. В этой паре металлов меньший потенциал у хрома, он и будет подвергаться коррозии.
2. Схема коррозионного гальванического элемента имеет вид
(-) А: Cr0 | 4H+ + O2 | Ni0 :K (+)
A) Cr0 – 3e → Cr3+ | 4
K) 4H+ + O2 + 4e → 2H2O | 3
Суммарное уравнение коррозионного процесса
4Cr + 12H+ + 3O2 = 4Cr3+ + 6H2O.
Продуктом коррозии является соль хрома (III).
3
. Катодное покрытие имеет потенциал, больший, чем у защищаемого металла. Например, это может быть оловянное покрытие, так как потенциал процесса Sn2+ + 2e → Sn0 равен – 0,136 В. При нарушении целостности катодного покрытия образуется коррозионный элемент
(-) А: Cr0 | 4H+ + O2 | Sn 0 :K (+)
A) Cr0 – 3e → Cr3+ | 4
K) 4H+ + O2 + 4e → 2H2O | 3
Суммарное уравнение коррозионного процесса
4Cr0 + 12H+ + 3O2 = 4Cr3+ + 6H2O.
При нарушении целостности катодного покрытия хром будет окисляться.
Продуктом коррозии является соль хрома (III).
Анодное покрытие имеет потенциал, меньший, чем у защищаемого металла. Например, это может быть цинк, так как потенциал процесса Zn2+ + 2e → Zn0 равен – 0,763 В. При нарушении целостности анодного покрытия возникает коррозионный гальванический элемент
(-) А: Zn0 | 4H+ + O2 | Cr 0 :K (+)
A) Zn0 – 2e → Zn2+ | 2
K) 4H+ + O2 + 4e → 2H2O | 1
Суммарное уравнение коррозионного процесса
2Zn0 + 4H+ + O2 = 2Zn2+ + 2H2O.
В случае нарушения целостности анодного покрытия окисляться будет цинковое покрытие
Заказать работу
на новый заказ в Автор24.
