Опыт 2. Коррозия в результате различного доступа кислорода

Лабораторная работа № 8

Коррозия металлов

 

Опыт 1. Контактная коppозия металлов (макрогальванокоppозия)

Впробирку налейте 2 н pаствоp cepной кислоты H₂SO₄. Опустите гранулу чистого цинка (без примесей). Наблюдается ли вытеснение водорода из серной кислоты? Запишите наблюдения. Составьте уравнение реакции.

Затем опустите медную проволоку, не доводя ее до соприкосновения с цинком. Выделяется ли водород на меди? Почему?

Погрузите медную проволоку глубже так, чтобы она контактировала с цинком. Как изменяется интенсивность выделения водорода, и на каком из металлов он выделяется? Отодвиньте медную проволоку от цинка и убедитесь, что интенсивность выделения водорода снова изменяется.

Объясните выделение водорода на меди при контакте металлов Zn-Cu. Для этого составьте схему образующейся коррозионной макрогальванопары в растворе серной кислоты. Укажите, какой металл будет являться анодом, а какой – катодом. Почему? Покажите направление перехода электронов в паре цинк-медь; укажите знаки анода и катода. Напишите уравнения электродных процессов. Какой металл растворяется? При каких условиях скорость его растворения увеличивается? Составьте уравнения реакции образования продуктов коррозии.

 

Опыт 2. Коррозия в результате различного доступа кислорода

На свежеочищенную поверхность стальной пластины нанесите каплю специального реактива, состоящего из 3 % раствора NaCl, 0,5 н раствора K₃[Fe(CN)₆] и фенолфталеина.

Наблюдайте появление синего окрашивания в центре капли и розового по краям капли. Сделайте в отчете схему -рисунок опыта для наблюдения коррозии железа (стали) под каплей 3 % раствора NaCl. Покажите на рисунке участки капли с различной окраской.

Для рассмотрения механизма коррозии составьте схему коррозионной пары, образующейся в результате различной аэрации слоев раствора NaCl по краям и в центре капли. Укажите на рисунке, какой участок будет являться анодом, а какой – катодом; их знаки. Покажите направление перехода электронов.

Напишите уравнения электродных процессов и реакций образования всех продуктов коррозии железа.

Следует обратить внимание на то, что K₃[Fe(CN)₆] добавлен в 3 % раствор NaCl как чувствительный реактив на ионы Fe²⁺, В том случае, если действительно происходит коррозия железа (стали), то образуются ионы Fe²⁺. Эти ионы образуют Fe₃[Fe(CN)₆], которое дает синее окрашивание (реакция 2):

K₃[Fe(CN)₆] → 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^{3-             (1)}

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]³⁻ = Fe₃[Fe(CN)₆]_{2      (2)}

                    синяя окраска

 

Объясните, чем вызвано появление различной окраски в центре капли и по краям капли. Покажите на рисунке, где происходит коррозия железа (стали) под каплей. Какой

характер имеет коррозионное разрушение железа?

Сделайте вывод:

-  о влиянии различного доступа кислорода (воздуха) на коррозию металлов в условиях капельной конденсации, а также при наличии на поверхности металла влажной пленки электролита различной толщины.

- Как называется коррозионная пара, которая образуется при различном доступе кислорода? (Ответ – Пара дифференциальной аэрации)

 

Рекомендации:

К опыту 1.    В 4-ой графе следует записать:

Схема коррозионной пары:

(–) анод Zn │ H₂SO₄│ Cu катод (+)

Электродные процессы:

анод (–):     Zn⁰ – 2ē  Zn²⁺             1

катод (+): 2H⁺  +  2ē  2Н⁰ = Н₂    1

Продукты коррозии:  Zn⁰ + 2H⁺ = Zn²⁺ + Н₂

        Zn⁰ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + Н₂

продукты коррозии

К опыту 2.    В 4-ой графе следует записать:

 

Схема коррозионной пары под каплей:

(–) анод Fe_центр│ H₂O, O₂ │ Fe_край катод (+)

        ^{кислорода меньше                        кислорода больше}

Электродные процессы:

анод (–):  Fe⁰ – 2ē   Fe²⁺       2

катод (+): О₂ + 2Н₂О + 4ē  4ОН^–     1

Продукты коррозии:

2Fe⁰ + О₂ + 2Н₂О = 2Fe²⁺+4ОН^– = 2Fe(ОН)₂

серо-зеленый осадок

4Fe(ОН)₂ + О₂ + 2Н₂О = 4Fe(ОН)₃

красно-коричневый осадок

Fe(ОН)₃ FeО(ОН)  →  mFe_xO_y ∙ nH₂O

бурая ржавчина           ржавчина