Экспериментальная часть Опыт 1.Контактная коррозия

Известно, что чистые металлы слабо подвергаются коррозии. Если же к кусочку цинка, опущенному в кислоту или щелочь, прикоснуться медной проволочкой, то скорость процесса коррозии возрастает и будет наблюдаться активное выделение водорода. При контакте цинка с медью возникает коррозионный гальванический элемент (КГЭ), в котором медь является катодным участком ( = + 0,34 В), а цинк – анодным (в кислой среде= – 0,76 В, в щелочной среде= – 1,22 В).

На аноде идет окисление (растворение) цинка

Zn – 2ē→ Zn²⁺,

причем в щелочной среде происходит следующая реакция

Zn + 4ОН^–– 2ē→+ 2Н₂О.

На катоде в кислой среде восстанавливаются ионы водорода

2Н⁺+ 2ēН₂,

а в щелочной среде возможны две реакции:

2Н₂О + 2ē= Н₂+ 2ОН^-(водородная деполяризация)

О₂+ 2Н₂О + 4ē4ОН^–(кислородная деполяризация)

Первая реакция протекает, если потенциал анода меньше –0,83 В, вторая – если потенциал больше –0,83 В.

Выполнение опыта

1. Налейте в пробирку 0,5 мл 0,01 Мраствора соляной кислотыHClи опустите гранулу цинка.

2. Внесите в пробирку с кислотой медную проволочку, не дотрагиваясь до цинка. Наблюдается ли выделение водорода на меди?

3. Погрузите проволочку так, чтобы она контактировала с цинком. Что наблюдаете?

4. Аналогичным образом проведите опыт в пробирке с раствором щелочи (0.01 MNaOH).

В отчете:

1. запишите уравнения реакций взаимодействия цинка с соляной кислотой и гидроксидом натрия в молекулярном и ионно-молекуляр-ном видах;

2. запишите схему КГЭ в кислой и щелочной средах;

3. запишите уравнения, протекающих при контакте цинка и меди в различных средах.

Опыт 2.Коррозия стальной пластинки при неравномерной аэрации

2.1. Обнаружение иона Fe²⁺.В пробирке в небольшом количестве воды растворите кристаллы FeSO₄, прибавьте 1–2 капли раствора K₃[Fe(CN)₆]. Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнения образования осадка турнбулевой сини Fe₃[Fe(CN)₆]₂.

2.2. Коррозия под каплей воды

1. В пробирку внесите 1–2 мл 3%-й раствора NaCl, добавьте 1–2 капли раствора K₃[Fe(CN)₆] и 3–4 капли фенолфталеина. Перемешайте полученный раствор встряхиванием или с помощью стеклянной палочки.

2. Очистите стальную пластинку наждачной бумагой, промойте и осушите фильтровальной бумагой.

3. На чистую поверхность стальной пластинки с помощью пипетки нанесите каплю полученного раствора. Наблюдайте появление синего окрашивания в центре капли и малинового по ее окружности.

В отчете:

1. запишите схему коррозионного элемента;

2. запишите уравнения процессов, протекающих на катодном и анодном участках;

3. запишите суммарное уравнение коррозионного процесса;

4. объясните появление разной окраски в центре и по краям капли.

Опыт 3.Анодные и катодные покрытия

При нарушении металлического покрытия в токопроводящей среде образуются гальванопары, в которых покрытие может выполнять роль анода и катода. Поэтому различают анодные и катодные покрытия. Если потенциал металла покрытия меньше потенциала основного (корродируемого) металла, то покрытие будет анодным. Если потенциал основного металла меньше потенциала металла покрытия, то покрытие будет катодным.

При нарушении анодного покрытия окисляется металл покрытия.

Примером анодного покрытия может служить оцинкованное железо, при повреждении которого корродирует Zn.

В нейтральной среде

А (–) Zn Н₂О, О₂, NаClFe (+) К

А(–): Zn – 2ēZn²⁺

К(+): О₂ + 2 Н₂О + 4ē= 4ОН^–

Суммарное уравнение (в растворе): Zn²⁺ + 2 ОН^– = Zn(ОН)₂.

Примером катодного покрытия может служить луженое железо (железо, покрытое оловом). Если покрытие нарушено, то разрушается основной металл – железо.

А (–)Fe Н₂О, О₂, NаClSn (+) К

А(–): Fe – 2ēFe ²⁺

К(+): О₂ + 2 Н₂О + 4ē4ОН^–

Суммарное уравнение (в растворе): Fe ²⁺+ 2 ОН^- = Fe (ОН)₂.