Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
42
Добавлен:
01.04.2014
Размер:
17.92 Кб
Скачать

Экспериментальная часть

Цель работы: На конкретных опытах ознакомиться с основными видами коррозии и методами защиты металлов от коррозии.

Опыт 1

Коррозия, возникающая при контакте двух различных по природе

металлов

Ход опыта: В V-образную стеклянную трубку наливаем раствор серной кислоты. Опускаем гранулу цинка. Наблюдаем за ходом реакции. Помещаем в трубку медную проволоку так, чтобы она касалась цинковой гранулы. Наблюдаем за реакцией.

Данные опыта: До внесения медной проволоки наблюдается слабое выделение газа на поверхности гранулы цинка. После внесения проволоки: при отсутствии контакта между медью и цинком газ по-прежнему выделяется только на Zn; при касании проволокой гранулы выделение газа происходит на поверхности Cu.

Рассчет и анализ экспериментальных данных:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 (1)

Zn | H2SO4 | Cu (2)

A: Zn - 2e = Zn2+

K: 2H+ + 2e = H2

Zn + 2H+ = Zn2+ + H2

Вывод: В случае отсутствия контакта между Zn и Cu идет процесс, описываемый уравнением (1). При контакте между цинком и медью возникает короткозамкнутый гальванический элемент, и идут процессы, описываемые уравнениями (2). Медь служит катодом, на котором происходит восстановление катионов водорода с выделением газообразного H2.

Опыт 2

Образование микрогальванопар

Ход опыта: В пробирку с раствором серной кислоты помещаем гранулу Zn. Приливаем несколько капель р-ра CuSO4. Наблюдаем за процессами, идущими в пробирке.

Данные опыта: До добавления в пробирку раствора медного купороса реакция шла медленно. После того, как добавили CuSO4, наблюдается выделение меди на цинке и очень интенсивное выделение газообразного водорода.

Рассчет и анализ экспериментальных данных:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 (1)

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu (2)

Cu2+ + Zn = Zn2+ + Cu

Zn | H2SO4 | Cu

A: Zn - 2e = Zn2+

K: 2H3O+ + 2e = H2 + 2H2O

Zn + 2H3O+ = Zn2+ + H2 + 2H2O

Zn +H2SO4 = ZnSO4 + H2

Вывод: До добавления CuSO4 в системе идет процесс, описываемый уравнением (1). После добавления в реакционное пространство раствора медного купороса начинают идти процессы, описываемые уравнениями (2): Цинк вытесняет медь из ее соли, после чего возникает короткозамкнутый гальванический элемент, в котором цинк служит анодом и растворяется, а медь служит катодом, и на ней происходит восстановление ионов гидроксония с образованием воды и газообразного водорода.

Опыт 3

Активирующее действие ионов Cl-

Ход опыта: В две пробирки наливаем раствор сульфата меди, подкисленный раствором H2SO4. Опускаем в каждую пробирку по грануле алюминия. В первую пробирку добавляем несколько капель раствора NaCl. Наблюдаем за ходом реакций в пробирках.

Данные опыта: В пробирке, куда не бал добавлен хлорид натрия, выделение меди на алюминии незначительно. В пробирке же, куда был добавлен раствор NaCl, выделение меди на алюминии происходит более интенсивно. На меди выделяется газообразный водород.

Рассчет и анализ экспериментальных данных:

Al2O3 + Cl- + H+ ® Al + Cl2 + H2O (1)

Al2O3 + 6H+ + 6e = 2Al + 3H2O | | 1

| 6 |

2Cl- -2e = Cl2 | | 3

Al2O3 + 6H+ + 6Cl- = 2Al + 3H2O + 3Cl2

Al2O3 + 3H2SO4 + 6NaCl = 2Al + 3Cl2 + 3Na2SO4 + 3H2O

2Al + 3CuSO4 = Al2(SO4)3 + 3Cu (2)

Al | H2SO4 | Cu

A: Al - 3e = Al3+

K: 2H+ + 2e = H2

Вывод: Выделение меди на алюминии во второй пробирке незначительны так, как на поверхности алюминия существует плотная мелкозернистая пленка Al2O3, которая предотвращает коррозию металла. В случае же с первой пробиркой, при добавлении раствора хлорида натрия, мы вводим в реакционную среду анионы Cl-, которые обладают большой проникающей способностью и реагируют с оксидом алюминия по схеме (1). При этом уничтожается оксидная пленка на поверхности металла, и алюминий, являющийся активным металлом, сначала реагирует с сульфатом меди, вытесняя медь, а затем корродирует (Данный процесс описан уравнениями (2)).

Опыт 4

Анодные и катодные покрытия.

Ход опыта: В два стакана наливаем раствор NaCl. Добавляем гексацианоферрат(III) калия. В первый стакан опускаем полоску оцинкованого железа с нанесенной предварительно царапиной. Во второй же стакан опускаем луженое железо с царапиной. Спустя несколько минут извлекаем из стаканов упомянутые выше полоски металла и производим осмотр фрагментов поверхностей, содержащих царапины.

Данные опыта: Поврежденный элемент поверхности полоски луженого железа приобретает интенсивно-синюю окраску. Что же касается полоски оцинкованного железа, мы не можем наблюдать сколько-нибудь значительных видоизменений его поверхности.

Рассчет и анализ экспериментальных данных:

Zn | H2O | Fe (1)

A: Zn - 2e = Zn2+

K: O2 + 2H2O + 4e = 4OH-

Fe | H2O | Sn (2)

A: Fe - 2e = Fe2+

K: O2 + 2H2O + 4e = 4OH-

3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2 (3)

Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 (4)

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

Fe(OH)3 = FeOOH + H2O

Вывод: В случае оцинкованного железа анодом служит цинк, который и разрушается, а железо, являющееся катодом, остается неповрежденным (см. схему (1)). В случае же луженого железа анодом служет само железо, и в результате процесса, описываемого схемой (2), оно разрушается. Возникающие катионы Fe2+ реагируют согласно уравнению (3), образуя комплексное соединение, имеющее интенсивно-синюю окраску. Кроме этого, могут идти вторичные процессы, описываемые схемой (4). Из данного опыта следует, что катодные покрытия являются надежной защитой лишь при условии их бездефектности, в товремя как анодные покрытия защищают металл даже будучи поврежденными. При этом разрушается само покрытие, но не защищаемая поверхность. Поэтому анодные покрытия более надежны, нежели катодные.

Опыт 5

Протекторная защита

Ход опыта: В два стакана наливаем раствор уксусной кислоты, добавляем несколько капель KI. В первый стакан помещаем гранулу свинца, а во второй - гранулы цинка и свинца так, чтобы они соприкасались друг с другом. Наблюдаем за проистеканием реакций.

Данные опыта: В первом стакане очень быстро появляется золотисто-желтое окрашивание. Во втором же стакане данный эффект не наблюдается.

Рассчет и анализ экспериментальных данных:

Pb + 2CH3COOH = (CH3COO)2Pb + H2 (1)

Pb2+ + 2I- = PbI2

Zn | CH3COOH | Pb (2)

A: Zn - 2e = Zn2+

K: 2H+ + 2e = H2

Zn + 2H+ = Zn2+ + H2

Zn + 2CH3COOH = (CH3COO)2Zn + H2

Вывод: В первом стакане в ходе реакции растворяется свинец, катионы которого, реагируя с иодид-анионами образуют PbI2, обладающий золотисто-желтым цветом. Во втором стакане разрушается Zn, а свинец остается неповрежденным, поэтому в данном случае золотисто-желтое окрашивание не появляется. В данной системе протектором служит цинк.

Опыт 6

Катодная защита (электрозащита)

Ход опыта: В прибор для электролиза наливаем раствор хлорида натрия и добавляем несколько капель гексацианоферрат(III) калия. Стальной электрод подключаем к минусу внешнего источника тока, а в качестве анода берем угольный электрод. Для сравнения опускаем другой стальной образец в стакан такого же электролита. Наблюдаем за ходом реакции.

Данные опыта: В стакане, куда была опущена стальная пластина, быстро появляется синее окрашивание. В электролизере синяя окраска не появляется.

Рассчет и анализ экспериментальных данных:

Fe | H2O, NaCl | C (1)

A: 2Cl- - 2e = Cl2

K: 2H2O + 2e = H2 + 2OH-

Fe | H2O, O2, NaCl | Fe (2)

A: Fe - 2e = Fe2+

K: O2 + 2H2O + 4e = 4OH-

3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2

Вывод: В стакане идут процессы, описываемые схемой (2). В результате химической реакции образуется комплексное соединение, которое обуславливает появление синей окраски раствора. В электролизере стальная пластинка служит катодом, на ней идет процесс восстановления воды, т.е. железо не подвергается коррозии.

Соседние файлы в папке лаба 4 1 курс до