Экспериментальное изучение процессов электрохимической коррозии.

Практическая работа №4.

Тема: Экспериментальное изучение процессов электрохимической коррозии.

Цель работы: Экспериментальное установление условий, приводящих к разрушению одного из металлов, находящихся в контакте с другим металлом, сравнение скоростей протекающих процессов для разных пар металлов.

Теоретическая часть работы.

Получите допуск к выполнению практической части работы у преподавателя. Для этого определите его содержание (собеседование, задачи, тест).

Вопросы для собеседования.

1. Что называют коррозией? Можно ли отнести её к распространённым химическим процессам? Приведите примеры коррозии металлов и других материалов.

2. Какие особенности строения атомов металлов способствуют возникновению и развитию коррозии? Ответ подтвердите примерами.

3. Перечислите основные виды коррозии. Какой их них наиболее опасный с вашей точки зрения? Почему?

4. Что понимают под «протекторной защитой»? Приведите три пары металлов, определите для каждой протектор.

5. Какие способы защиты металлов от коррозии популярны в настоящее время? Какой из них самый дешёвый, какой – самый надёжный? Почему?

6. С катодом или анодом должен быть соединён чайник при его никелировании? Ответ поясните.

7. Гальванический элемент образован парой металлов с разной активностью. Что в данной паре будет катодом, а что – анодом? Какой металл подвергается коррозии?

8. Как рассчитывается ЭДС гальванического элемента? Покажите расчёт для любой пары металлов.

Задачи:

1. Необходимо приготовить сплав олова со свинцом, в котором массовая доля свинца составляет 46,5%. Сколько граммов оксида свинца(IV) нужно взять, чтобы

при восстановлении его углём, получился требуемый сплав массой 44,5 гр.?

2. Алюминий получают электролизом расплава его оксида. Образующийся на аноде кислород окисляет графитовый электрод до оксида углерода (IV). Какая масса алюминия была получена, если на аноде собрали 67,2 л кислорода?

3. В оцинкованное ведро набрали воду. Какой из металлов будет окисляться в

первую очередь? В ответе приведите значение его относительной атомной массы.

4. Железную пластинку поместили в водный раствор сульфата меди(II). Напишите уравнение реакции и выразите ответ в виде числа электронов, отданных одним атомом восстановителя.

5. Алюминиевую пластинку поместили в водный раствор нитрата серебра. Напишите уравнение реакции и приведите в ответе сумму коэффициентов в левой части уравнения.

6. Даны водные растворы хлорида натрия, нитрата бария, едкого натра, этилового спирта и сульфата калия. Какой из этих растворов нельзя хранить в алюминиевом сосуде? В ответе укажите значение относительной молекулярной массы соответствующего вещества.

7. Составьте суммарное уравнение реакции, отвечающее процессам, которые протекают на аноде и катоде при электролизе водного раствора хлорида натрия. Ответ выразите в виде суммы коэффициентов правой части уравнения.

8. Днище автомобиля разрушается со скоростью 0,2 мм в год. Через сколько лет 4 мм металла коррозия «проест» насквозь?

9. Перечислите все возможные способы защиты днища автомобиля от коррозии. Какой из них наиболее эффективен? Приведите экономические аргументы.

10. Ржавчина – это сложная система нерастворимых веществ, основная её часть гидроксид … . В ответе укажите сумму атомов в молекуле этого вещества.

Тест:

Вам предлагаются 20 утверждений по теме работы. Если вы согласны с утверждением, проставьте ответ «Да», в противном случае – ответ «Нет».

1. Процесс коррозии происходит независимо от человечества, как

самопроизвольный природный процесс.

2. Коррозии подвергаются металлические соединения, сооружения, архитек-

турные памятники, зубная эмаль, строительные материалы, ткани деревья.

3. «Чистые» металлы коррозии не подвергаются.

4. Для электролиза расплава хлоридов металлов применяют постоянный ток.

5. Различают точечную, местную и глобальную коррозию.

6. Причиной электрохимической коррозии считают образование гальванических

элементов металлов.

7. Газовой коррозии подвергаются все наземные металлические конструкции.

8. Процесс взаимодействия металла с кислотой можно отнести к

электрохимической коррозии.

9. Корпус вагона трамвая подвергается одновременно трём видам коррозии:

газовой, атмосферной и электрохимической.

10. Трамвайные рельсы от коррозии защищают цинковыми заклёпками. Этот

способ защиты называется «протекторной» защитой.

11. В образовавшемся гальваническом элементе электроны движутся от катода к

аноду.

12. Алюминиевые вёдра часто оцинковывают. Этим предохраняют их от

разрушения.

13.В электролитических растворах кальция на катоде образуется не металл, а

водород.

14. Металлический чайник никелируют. Чайник соединён с положительным

полюсом батареи.

15. При помощи промышленных препаратов, имеющих кислую среду, можно

удалить продукты коррозии с поверхности алюминиевого изделия без ущерба для него.

16. Способом алюмотермии получили железо из его оксида (Fe₃O₄). Число

химических связей в частице второго продукта реакции равно 8.

17. Вещество «жёлтая кровяная соль» служит качественным реактивом для

обнаружения в растворе ионов Fe³⁺.

18. Концентрированную серную кислоту нельзя перевозить в стальных цистернах

вследствие коррозии сплава.

19. Нанесение полимерных покрытий на поверхность подготовленного металла-

наиболее эффективный способ его защиты от коррозии.

20. Электролизом 17 г раствора нитрата серебра получается 1,2 * 10²³ атомов

металла.

Практическая часть работы:

Оборудование:

1. Образцы металлов (Fe, Zn, AL, Cu)

2. Дистиллированная вода.

3. 1М раствор серной кислоты (в 100 гр. воды растворить 5 мл конц. кислоты) в колбе на 100 мл.

4. Раствор красной кровяной соли (гексацианоферрата железа) К₃ Fe (CN)₆

5. Мерная пробирка на 10 мл.

6. Штатив с рабочими пробирками.

7. Скрепки канцелярские.

Ход работы:

1. Разогните канцелярские скрепки и обмотайте полученной проволокой образцы выданных металлов. Получились исследуемые пары.

2. По числу приготовленных пар металлов приготовьте рабочие пробирки. В каждую из них налейте по 5 мл дистиллированной воды, 1 мл. раствора кислоты, и 1 мл. красной кровяной соли. Раствор красной кровяной соли является реактивом на ионы железа (Fe⁺²), в присутствии которых раствор окрашивается в тёмно-синий цвет за счёт выпадения осадка («турнбулева синь»).

3. В пробирку №1 поместите образец железа без контакта с другим металлом, во вторую и следующие – пары металлов. Опишите изменения в пробирках через 2 минуты.

4. По изменению окраски растворов и их интенсивности сделайте вывод о том, в каких случаях железо растворяется в серной кислоте и переходит в раствор в виде ионов

Fe⁺² , а в каких – нет.

5. В какой из пробирок скорость разрушения металла наибольшая? Почему?

6. Составьте схемы процессов, происходящие в пробирках. Укажите направления перехода электронов с одного металла на другой и перехода ионов в раствор. Отметьте на схемах катод и анод.

7. Какие виды коррозии вы изучили?

8.Оформите выводы по работе.