Катодная защита (электрозащита)

 

Порядок выполнения опыта. В химический стакан емкостью 200 мл налейте до 2/3 объема 3%-го раствора NaCl, добавив несколько капель раствора K₃[Fe(CN)₆]₄ (индикатора на ионы Fe²⁺).

Закрепите в штативе для электродов угольный и стальной (предварительно зачищенный) электроды и, не опуская в стакан с электролитом, подсоедините угольный электрод к положительному полюсу источника постоянного тока, стальной – к отрицательному. Опуская электроды в стакан с раствором NaCl, одновременно включайте источник тока, пропуская ток в течение 1–2 мин при напряжении не более 10 В. Что Вы наблюдаете?

Для сравнения в химический стакан емкостью 50 мл налейте 4–5 мл того же раствора NaCl с добавлением K₃[Fe(CN)₆]. Опустите другой стальной электрод. Запишите результаты наблюдений. Закончив опыт, слейте растворы в сосуд для отходов, стальные электроды промойте водой и тщательно просушите их фильтровальной бумагой или салфеткой.

При оформлении анализа результатов опыта выполните задание и ответьте на вопросы:

1. Объясните появление синей окраски во втором случае и отсутствие ее в первом.

2. Составьте схемы электрохимических систем, возникающие в обоих случаях, уравнения анодно-катодных процессов, а также уравнения химической реакции образования турнбулевой сини Fe₃[Fe(CN)₆]₂ во втором случае.

3. В каких случаях на практике используется электрозащита от коррозии?

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Определите термодинамическую возможность коррозии оловянных изделий в условиях: а) кислой среды (рН = 3) без доступа О₂; б) щелочной среды (рН = 10) с доступом О₂. Ответ подтвердите соответствующими уравнениями и количественными расчетами.

2. Определите термодинамическую возможность коррозии свинцового кабеля в условиях кислой почвы (рН = 5) и доступе O₂. Определите, какой силы ток возник при коррозии, если за сутки поглотилось 2,8 л О₂ (н.у.). Запишите уравнения процессов коррозии.

3. Медное изделие покрыто оловом. Какое это покрытие? Составьте схему электрохимической системы, уравнения анодно-катодных процессов при нарушении целостности покрытия в кислой среде (рН = 0). Определите, сколько (по массе) прокорродирует металла и восстановится Н₂ (по объему, н.у.) за 24 ч, если возникнет ток силой 1,2 А.

4. Объясните сущность катодной защиты и катодных покрытий. В каких случаях они применяются? Приведите конкретные примеры и запишите уравнения соответствующих процессов в условиях щелочной среды (рН = 10) и свободном доступе кислорода.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Коровин, Н. В. Общая химия / Н. В. Коровин. – М.: Высш. шк., 2000.

2. Фролов, В. В. Химия / В. В. Фролов. – М.: Высш. шк., 1986.

3. Боднарь, И. В. Метод. пособие к решению задач по курсу «Химия» / И. В. Боднарь, А. П. Молочко, Н. П. Соловей. – Минск: БГУИР,  

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Таблица П.1

Стандартные электродные потенциалы металлов

в водных растворах при 298 К

Электрод	Электродные реакции	φ°, В
Li+/Li	Li+ + e = Li	–3,045
K+/K	K+ + e = K	–2,925
Rb+/Rb	Rb+ + e = Rb	–2,925
Cs+/Cs	Cs+ + e = Cs	–2,923
Ca2+/Ca	Ca2+ + 2e = Ca	–2,866
Na+/Na	Na+ + e = Na	–2,714
Mg2+/Mg	Mg2+ + 2e = Mg	–2,363
Al3+/Al	Al3+ + 3e = Al	–1,662
Mn2+/Mn	Mn2+ + 2e = Mn	–1,179
Zn2+/Zn	Zn2+ + 2e = Zn	–0,763
Cr3+/Cr	Cr3+ + 3e = Cr	–0,744
Fe2+/Fe	Fe2+ + 2e = Fe	–0,440
Cd2+/Cd	Cd2+ + 2e = Cd	–0,403
Co2+/Co	Co2+ + 2e = Co	–0,277
Ni2+/Ni	Ni2+ + 2e = Ni	–0,250
Sn2+/Sn	Sn2+ + 2e = Sn	–0,136
Pb2+/Pb	Pb2+ + 2e = Pb	–0,126
Fe3+/Fe	Fe3+ + 3e = Fe	–0,036
2H+/H2	2H+ + 2e = H2	0,000
Bi3+/Bi	Bi3+ + 3e = Bi	+0,210
Cu2+/Cu	Cu2+ + 2e = Cu	+0,337
Fe3+/Fe2+	Fe3+ + e = Fe2+	+0,770
Ag+/Ag	Ag+ + e = Ag	+0,779
Hg2+/Hg	Hg2+ + 2e = Hg	+0,854
Au3+/Au	Au3+ + 3e = Au	+1,498
Au+/Au	Au+ + e = Au	+1,690

 

Таблица П.2

Температуры кристаллизации сплавов различного состава

системы Pb – Sn

 

Состав, масс. %		Температура начала кристаллизации, °С	Температура конца кристаллизации, °С
Олово (Sn)	Свинец (Pb)
0	100	327	327
20	80	285	183
30	70	265	183
40	60	244	183
50	50	220	183
64	36	183	183
80	20	215	183
100	0	232	232