Задача 3. Подводные стальные части корпусов судов защищают от коррозии, приваривая к ним пластины цинка или магниевых сплавов. В чем заключается суть защиты? Ответ мотивируйте, составив схему коррозионного элемента и приведя уравнения электрохимических процессов в электролите, содержащем растворенный кислород.

Решение. Когда к защищаемой конструкции приваривают пластины более активного металла – такой метод называют протекторным методом защиты.

При работе коррозионных элементов разрушается в результате окисления металл приваренной пластины (протектора), а на защищаемой конструкции идет процесс восстановления компонентов окислителя.

Если в качестве протектора приварить пластину из магниевого сплава будет работать коррозионный элемент, схема которого

(А) Mg | H₂O+O₂ | Fe (К);

Магний более активный металл.

Анод (Mg): Mg^° - 2ē → Mg²⁺;

Катод (Сu): О₂ + 2Н₂О + 4ē → 4ОН^.

Задача 4. Химически чистую медь и медь, частично покрытую серебром поместили в раствор соляной кислоты. В каком случае имеет место реакции? Ответ обоснуйте.

Решение. Записываем стандартные электродные потенциалы водорода меди и серебра (см. табл. 5.1)

При помещении химически чистой меди в раствор соляной кислоты, реакция Cu+HCl не идет, т.к. медь менее активна, чем водород:

( ),

и не может вытеснить ионы водорода из раствора.

Если в раствор помещают пластину меди, частично покрытую серебром, то возникает коррозионный элемент, т.к. на поверхности пластины находятся два металла с разной химической активностью. Начинается процесс окисления меди как более активного металла.

.

Схема коррозионного элемента

(А) Cu | HCl | Ag (К),

поэтому, процессы, протекающие на анодных и катодных участках:

Анод (Cu): Cu^° - 2ē → Cu²⁺;

Катод (Сu): 2Н⁺ + 2ē → Н₂^°.

Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Что понимают под коррозией металлов и сплавов? Суть коррозионного процесса.

2. Как классифицируются коррозионные процессы по механизму действия агрессивной среды?

3. Каковы условия прохождения химической коррозии?

4. Каковы условия прохождения электрохимической коррозии?

5. От каких факторов зависит скорость коррозионных процессов?

6. Какие процессы протекают при коррозии металлов под действием влажных сред, насыщенных кислородом?

7. Какие металлы могут корродировать в слабо-кислых и нейтральных растворах.

8. Перечислите основные методы защиты металлов и сплавов от коррозии.

9. Какое металлическое покрытие – анодное или катодное – при его нарушении предохраняет конструкцию от коррозии?

10. Каков механизм протекторной и катодной защиты металлов от коррозии?

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если они находятся в кислой среде? Составьте схему коррозионного элемента, образующегося при этом, приведите пример уравнения катодного и анодного процессов.

Задача 2. Две железные пластины, частично покрытые одна оловом, другая хромом. Какое покрытие будет анодным, а какое - катодным по отношению к железу? Пластины находятся во влажной среде, насыщенной углекислым газом. В каком случае образуется ржавчина? Ответ поясните на примере работы коррозионного элемента.

Задача 3. Стальные конструкции (Fe) строительных сооружений находятся во влажном грунте, содержащем растворенный в воде кислород. Составьте схему коррозионного элемента и уравнения электрохимических процессов, происходящих на анодных и катодных участках при коррозии конструкций.

Задача 4. Какие примеси в металлах усиливают их коррозионное разрушение? Почему? Какие процессы будут протекать на катодных и анодных участках при электрохимической коррозии железа с примесями никеля во влажной среде? Составьте схему работающего коррозионного элемента.

Задача 5. В чем заключается сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Может ли медная пластина быть использована в качестве протектора для защиты от коррозии подводных частей стальных конструкций? Ответ мотивируйте, приведя уравнения электродных процессов, происходящих на соответствующих участках стали в воде, насыщенной кислородом.

Литература: [1, гл. 10, §§10.1 - 10.4]; [2, раб. 14].

Библиографический список рекомендуемой литературы

1. Коровин, Н.В. Общая химия: учеб. для технических направ. и спец. вузов. – М.: Высшая школа, 2000. – 558 с.

2. Лабораторный практикум по химии: учеб. пособие / Л.Г. Барсукова, И.И. Грекова, С.И. Тарановская и др. / под общ. ред. В.В. Заречанской; Воронеж. гос. арх. –строит. ун-т. – Воронеж, 2005. – 179 с.

Оглавление

Закономерности протекания химических реакций. Электрохимические процессы

Методические указания

к выполнению лабораторных и контрольных работ по химии

для студентов 1-го курса ВГАСУ специальности 220301 –

«Автоматизация технологических процессов

и производств (в строительстве)»

Составители: к.х.н., доц. Ольга Владимировна Артамонова,

к.х.н., доц. Валерия Валентиновна Шаталова

Редактор Бетина Е.В.

Подписано в печать 06.12.2006. Формат 60 × 84 1/16. Уч.- изд. л. 1,8.

Усл.-печ. л. 1,9. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ № _____.

О тпечатано: отдел оперативной полиграфии Воронежского

государственного архитектурно-строительного университета

3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

30