- •Общая и неорганическая химия
- •Методические указания и контрольные задания для студентов
- •Заочной формы обучения инженерно-технических (нехимических) специальностей
- •Магнитогорск
- •Содержание
- •1. Общие методические указания
- •1.1. Контрольные работы
- •1.2. Основная литература
- •1.3. Дополнительная литература
- •2. Контрольная работа №1
- •2.1. Моль. Эквиваленты и эквивалентные массы простых и сложных веществ. Закон эквивалентов
- •Контрольные задания (1-20)
- •2.2. Строение атома. Периодическая система элементов. Химическая связь и химические свойства соединений
- •2.2.1. Строение атома
- •2.2.2. Периодическая система химических элементов д.И.Менделеева
- •2.2.3. Химическая связь и химические свойства элементов
- •2.2.4. Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов
- •Контрольные задания (21-50)
- •2.3. Энергетика и направление химических реакций
- •2.3.1. Энтальпия (тепловой эффект) химических реакций
- •Контрольные задания (51-70)
- •2.3.3. Направление химических реакций
- •2.3.4. Контрольные задания
- •2.4. Химическая кинетика
- •2.5. Химическое равновесие
- •Контрольные задания (91-110)
- •2.6. Способы выражения концентраций растворов
- •Контрольные задания (111-130)
- •2.7. Реакции ионного обмена
- •2.7.1. Составление ионно-молекулярных уравнений
- •2.7.2. Составление молекулярных уравнений по ионно-молекулярным
- •2.7.3. Амфотерные гидроксиды
- •Контрольные задания (131-150)
- •2.8. Гидролиз солей
- •2.8.1. Ионное произведение воды. Водородный показатель
- •2.8.2. Понятие о гидролизе. Типы гидролиза солей
- •Контрольные задания (151-170)
- •2.9. Произведение растворимости
- •2.9.1. Вычисление произведения растворимости малорастворимого электролита
- •2.9.2. Вычисление концентраций ионов и растворимости малорастворимого электролита в его насыщенном растворе
- •Контрольные задания (171-190)
- •3. Контрольная работа № 2
- •3.1. Окислительно - восстановительные реакции
- •Контрольные задания (191-210)
- •3.2. Электродные потенциалы и электродвижущие силы
- •3.2.1. Гальванический элемент
- •Контрольные задания (211-230)
- •3.2.2. Электролиз. Закон Фарадея
- •Контрольные задания (231-250)
- •3.2.4. Коррозия металлов
- •Контрольные задания (251-270)
- •3.3. Комплексные соединения
- •3.3.1. Образование и структура комплексных соединений
- •3.3.2. Координационная (донорно-акцепторная) связь
- •3.3.3. Устойчивость комплексных ионов
- •Контрольные задания (271-290)
- •3.4. Обзор свойств s-, p-,d- элементов Контрольные задания (291-312)
- •Контрольные задания (313-320)
- •Контрольные задания (321-333)
- •Контрольные задания (334-345)
3.2.4. Коррозия металлов
При решении задач этого раздела см. приложение, табл.6.
КОРРОЗИЯ - это самопроизвольно протекающий процесс окисления металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей агрессивной средой.
Скорость химической коррозии обычно невелика, т.к. процесс окисления металла и восстановления частиц агрессивной среды идут на одной поверхности окисляющегося металла и мешают друг другу.
Электрохимическая коррозия протекает с образованием микрогальванических элементов (гальванопар), которые возникают при контакте разнородных металлов, контакте металла с 4 токопроводящим соединением металла или токопроводящим неметаллом, при контакте металла с раствором электролита с различной концентрацией в разных точках раствора, при неоднородных механических напряжениях металлического покрытия и т.п.
Во всех случаях анодом служит более активный металл, окисление которого идет по схеме
(А) Me - n = Меn+
На поверхности катода, независимо от его химического состава, идет восстановление частиц агрессивной среды
в кислой среде: 2Н+ + 2= Н2 ;
в нейтральной среде: 2Н2O + 2= Н2 +2OН- ;
атмосферная коррозия: 2Н2O + O2 + 4= 4OН-;
в щелочной среде: если металл может образовать амфотерные гидроксиды, то в щелочной среде идет дополнительная реакция
Me(OH)n + nOH- = MeOn-n +nH2O,
в противном случае коррозия сводится к обычной атмосферной коррозии.
ПРИМЕР 1
Привести схемы электрохимической коррозии оцинкованного железа в различных средах.
РЕШЕНИЕ
В указанной гальванопаре цинк, как более активный металл (см. приложение, табл.6) служит анодом и окисляется по схеме
(А) (Zn): Zn - 2=Zn2+
Процессы на катоде (в данном случае - на железе) указаны выше. Приведем суммарные уравнения катодных и анодных процессов
в кислой среде: Zn + 2H+ =Zn2+ +H2 ;
в нейтральной среде: Zn + 2Н2 O = Zn(OH)2 + Н2;
атмосферная коррозия: 2Zn + 2Н2 O + 02 = 2Zn(OH)2;
в щелочной среде: Zn(OH)2 + 2OH- = ZnO22- +2H2O
ПРИМЕР 2
Привести схему атмосферной коррозии чугуна.
РЕШЕНИЕ
Чугун - сложная система, состоящая главным образом из пары Fe/углерод, в которой анод - железо, катод - углерод.
А(Fe): Fe – 2=Fe2+ 2; окисление
К(С): 2H2O + O2 +4= 4OH- 1; восстановление
_____________________________________________
Суммарное уравнение: 2Fe + 2H2O + O2 = 2 Fe(OH)2
В присутствии кислорода железо переходит в более устойчивую степень окисления +3: 4 Fe(OH)2 + O2 +2 Н2 O = 4 Fe(OH)3.
При решении подобных задач смотрите химические свойства соответствующих металлов.
Контрольные задания (251-270)
Задания 251-260. Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, а также молекулярные уравнения суммарных преобразующих реакций коррозии, нижеуказанных гальванопар в различных средах: в кислой, щелочной и нейтральной, а также в атмосфере.
251. Mn/Au; 252. Сr/Cu ; 253. Sn/Hg
254. Ti/Ni ; 255. Zr/Bi; 256. Ag/Pb
257. Li/Mg ; 258. Al/Cd; 259. Fe/Sn ; 260. Mg/Cr
Задания 261-270. Приведите примеры металлов, которые могут служить анодными покрытиями, и металлов, которые могут служить катодными покрытиями для нижеуказанных металлов. Приведите схемы коррозии (анодные, катодные процессы и молекулярные уравнения суммарных токообразующих реакций) в кислой среде и во влажном воздухе (Н2О + О2 - атмосферная коррозия) при нарушении целостности покрытий.
261. Сu 266. Аg
262. Сr 267. Fe
263. Мn 268. V
264. Мg 269. Ti
265. Ni 270. Cd