Лабораторная работа "ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ"

Лабораторная работа №

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ

Опыт 1. Электрохимическая коррозия оцинкованного и луженого железа. В пробирку налейте 4 – 6 капель раствора соли железа (II) FеSO4, добавьте 1– 2 капли раствора K3 [Fe(CN6)] – красная кровяная соль – качественная реакция на ионы Fе 2+ , наблюдайте появление синего окрашивания вследствие образования турнбулевой сини Fe3[Fe(CN)6]2.

Налейте в чистую пробирку на 3/4 ее объема дистиллированной воды и добавьте по 4 – 5 капель 2 N серной кислоты и K3 [Fe(CN6)]. Раствор перемешайте, отлейте половину во вторую пробирку. В первую пробирку опустите железную пластинку в контакте с оловом, во вторую – железную пластинку в контакте с цинком. В какой пробирке появилась синяя окраска? Почему? Наблюдается выделение газа. Какой это газ? С поверхности какого металла поднимается газ в луженом и оцинкованном железе? Составьте схему электрохимической коррозии. В каком случае будет проходить коррозия железа при нарушении защитного слоя? В каком случае будет разрушаться защитное покрытие?

Выполнение работы

ОПЫТ1

2 К₃[Fe(CN)₆ ] +3 Fe SO₄ = KFe[Fe(CN)₆])↓ + 3K₂SO₄

качественная реакция на ионы железа (выпадает синий осадок)

Процессы на луженом железе.
Здесь железо, как более активный металл, будет выступать анодом, а олово катодом
- кислая среда

A(-)Fe⁰-2e^- =Fe²⁺

K(+)2H⁺ +2e^-=H₂
Появляется синяя окраска, так как образуются ионы железа

Суммарный процесс: 2Fe+O₂+4H⁺=2Fe2⁺ +2H₂O.

Процессы на оцинкованном железе
Цинк здесь будет более активный металл, поэтому он будет анодом, ну, а железо катодом
- кислая среда

A(-)Zn⁰-2e^- =Zn²⁺

K(+)2H⁺ +2e^-=H₂
Наблюдается выделение водорода. В луженом железе выделяется водород с поверхности железа, в оцинкованном железе с цинка.

Суммарный процесс: 2Zn+О₂ + 2 Н₂О = 2 Zn²⁺ +4ОН‾
Коррозия железа при нарушении защитного слоя будет проходить в случае с луженым железом. Защитное покрытие будет разрушаться в случае с оцинкованным железом.

Опыт 2. Влияние образования микрогальванических элементов на коррозию металлов.

а). В две пробирки вносите по 5 – 6 капель 2 N серной кислоты и бросьте по кусочку цинка. В одну из пробирок добавьте одну каплю раствора сульфата меди. Наблюдайте более интенсивное выделение водорода в пробирке с добавлением CuSO4. Что появилось на поверхности цинка в присутствии CuSO4? Объясните различную интенсивность выделения водорода в двух пробирках, учитывая, что цинк с медью образуют микрогальванический элемент. Укажите анод и катод в образовавшейся гальванической паре. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Выполнение работы

ОПЫТ2 А)

Поместили в пробирку гранулу цинка, налили 3 мл разбавленного раствора H₂SO₄ и добавил несколько капель раствора сульфата меди CuSO₄. Поверхность цинка начала темнеть, а раствор сульфата меди CuSO₄ обесцвечиваться.

В ходе реакции на поверхности цинка начала выделяться медь, чем и объясняется обесцвечивание раствора сульфата меди CuSO₄ .  Менее активная медь выделяется на поверхности цинка в виде рыхлого темного осадка. При этом электроны будут переходить с цинка на медь, и именно на поверхности меди будет выделяться водород. С поверхности цинка, не закрытой пузырьками водорода, ионы цинка быстрее переходят в раствор. В результате выделение водорода после добавления соли меди заметно ускорится.

В местах контакта выделившийся меди и гранулы цинка возникает множество микрогальванических элементов, где анодом является цинк, а катодом – медь.

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂

Zn + 2H+ = Zn²⁺ + H₂

Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu

Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu

Электрохимическая схема микрогальванического элемента

(-) Zn | CuSO₄ , H₂SO₄ , H₂O | Cu (+)

A: Zn – 2e = Zn²⁺

K: 2H⁺ + 2e = H₂

Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂

б). В пробирку внесите 5 – 6 капель 2 N серной кислоты и кусочек цинка, опустите туда же медную проволоку так, чтобы она не касалась цинка. Наблюдайте слабое выделение водорода на цинке и отсутствие его на медной проволоке. Приведите медную проволоку в соприкосновение с цинком и наблюдайте интенсивное выделение водорода. Обратите внимание, на каком из металлов выделится водород. Объясните, какова роль медной проволоки, в присутствии которой водород выделяется интенсивнее.

Выполнение работы

ОПЫТ2 Б)

Если поместить медную проволоку в раствор таким образом, чтобы она не касалась гранулы цинка, то в данном случае никаких признаков реакции не наблюдаем, т.к. медь неактивный металл и с серной кислотой не реагирует. При контакте цинковой гранулы и медной полоски наблюдаем интенсивное выделение газа на меди.

При контакте меди и цинка в растворе кислоты возникает короткозамкнутый микрогальванический элемент по типу Вольта, где анодом является цинк, а катодом – медь. На аноде идет окисление (разрушение) цинка, а на катоде – восстановление водорода.

Электрохимическая схема короткозамкнутого микрогальванического элемента

(-) Zn | H₂SO₄ , H₂O | Cu ⁺

A: Zn – 2e = Zn²⁺

K: 2H+ + 2e = H₂

Коррозия металла возникает вследствие контакта двух металлов в растворе электролита, из-за чего возникает короткозамкнутый микрогальванический элемент, на аноде которого идет разрушение металла.

Опыт 3. Активаторы коррозии. В две пробирки порознь налейте по 7– 8 капель сульфата и хлорида меди (одной концентрации) и внесите в пробирки одинаковые кусочки алюминия. Сравните скорость выделения меди на кусочках алюминия в обеих пробирках. В пробирку с раствором CuSO4 добавьте кристаллик NаС1. Объясните, какой ион ускоряет коррозию алюминия. Напишите уравнения реакций.

Выполнение работы

ОПЫТ3

В первой пробирке не наблюдалось активных признаков реакции, т.к. Al на воздухе покрывается оксидной пленкой Al₂O₃ . При добавлении в пробирку NaCl алюминий начал покрываться медью, чем  объясняется обесцвечивание раствора CuSO₄ . В местах контакта выделившийся меди и гранулы алюминия возникло множество микрогальванических элементов, где анодом является алюминий, а катодом – медь.

Под действием ионов Cl- происходит разрушение Al₂O₃ на поверхности Al. Al, лишенный оксидной пленки, химически активный и вступает в химические взаимодействия.

Cхема микрогальванических элементов

(-) Al | CuSO₄ , H₂O , H₂SO₄ , NaCl | Cu (+)

A: Al – 3e = Al³⁺

K: 2H⁺ + 2e = H₂

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂

Ионы Cl- способны разрушать пассивирующие слои на поверхности металлов, что приводит к ослаблению устойчивости металлов к коррозии.