Электролиз раствора сульфата меди с растворимым

(медным) анодом

Присоедините графитовый электрод к отрицательному полюсу выпрямителя. Этот электрод является катодом. В качестве анода используйте омедненный угольный электрод предыдущего опыта. Присоедините его к положительному полюсу выпрямителя. Пропускайте ток в течение 8-10 минут. Что при этом наблюдается? Какие процессы протекают у анода и катода? Напишите уравнения реакций.

Контрольные вопросы

1. Что называется электролизом?

2. Сформулируйте 3 правила катодного восстановления и 2 правила анодного окисления электролиза с нерастворимыми электродами.

3. В чем отличие процессов электролиза с нерастворимыми и растворимыми электродами?

4. Составьте схемы электролиза с нерастворимыми электродами водных растворов следующих солей: NaNO₂, Na₂S, Ni(NO₃)₂, СоСl₂, HgCl₂, АgNO₃.

5. В какой последовательности будут выделятся на катоде металлы при электролизе раствора, содержащего ионы Fe²⁺, Ni²⁺ и Сu²⁺?

6. Сущность и применение электролиза расплавов солей активных металлов.

Лабораторная работа № 12

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Теоретическая часть

Коррозией называется химическое или электрохимическое разрушение металлов и сплавов в результате их взаимодействия с окружающей средой. Коррозионными процессами являются ржавление железа на воздухе, разрушение подводных и подземных металлических конструкций и коммуникаций, разъедание металлов кислотами и т.д.

Коррозия протекает самопроизвольно, т.к. энергия, затраченная на получение металлов из природных соединений, накапливается в них как свободная энергия Гиббса (DG). Свободная энергия Гиббса делает металлы химически активными веществами, переходящими в результате взаимодействия с окружающей средой в состояние положительно заряженных ионов:

, (коррозионный процесс), DG<0.

В основе коррозионного разрушения металлов лежат сложные физико-химические процессы, протекающие на границе металла с внешней средой.

По характеру коррозионных разрушений металлов различают следующие виды коррозии: 1) равномерная, 2) пятнистая, 3) точечная, 4) межкристаллитная, 5) растрескивающая, 6) селективная (рис.1).

Рис.1. Виды коррозии

По механизму протекания различают два основных типа коррозии: 1) химическую, 2) электрохимическую.

Химическая коррозия

Химическая коррозия протекает в средах, не проводящих электрический ток, и может быть газовой или жидкостной. Химическая газовая коррозия вызывается действием на металл сухих газов: О₂, Н₂, Cl₂, Н₂S, SО₂, СО₂ и т.д. Она протекает на сухой поверхности металла и особенно интенсивно при повышенной температуре. Химической газовой коррозии подвергаются электронагревательные устройства, лопасти турбин, котельные установки, арматура топок, печей и т.д. Скорость коррозии зависит от температуры и состава газовой среды, состояния поверхности металла (пыльная и шероховатая поверхность разрушается интенсивнее) и др. Например, газовая коррозия углеродистой стали при 300-600 ⁰С сопровождается образованием пористого слоя окалины, состоящей из оксидов FeO, Fe₂O₃ и Fe₃O₄, которая не препятствует дальнейшему протеканию коррозии. В этом случае возможно протекание реакции обезуглероживания стали:

, что приводит к потере прочности. Химической газовой коррозии в меньшей степени подвергаются алюминий, титан и хром, т.к. на поверхности этих металлов имеются очень плотные и эластичные оксидные пленки. Разрушение этих пленок может быть вызвано действием агрессивных ионов с очень малым радиусом, например, Сl^¯.

Химическая жидкостная коррозия металлов протекает в жидких неэлектролитах: бензоле, толуоле, четыреххлористом углероде, жидких топливах (мазут, керосин, бензин, нефть) и т.д. Коррозия в неэлектролитах сводится к химической реакции металла с активным компонентом. Известно, например, что в нефти и продуктах ее перегонки содержится до 5% серы и ее соединений, активно взаимодействующих с металлами. Так, при химической жидкостной коррозии стали коррозионное разрушение может быть вызвано сероводородом по уравнению:

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия металлов протекает в средах, проводящих электрический ток. Большинство коррозионных процессов носит электрохимический характер, например, коррозия металлов в атмосферных условиях, коррозия металлических конструкций, находящихся в земле, грунтовых водах, морской воде и т.д.

Основные условия возникновения электрохимической коррозии:

1) химическая неоднородность металла,

2) контакт различных металлов,

3) различный доступ кислорода к поверхности металла или сплава,

4) наличие неоднородных оксидных пленок, смазки и пыли на поверхности детали,

5) различные температуры, скорости движения электролита у поверхности металла.

Различают следующие виды электрохимической коррозии:

1) гальванокоррозия;

2) электрокоррозия.

Гальванокоррозия

Гальванокоррозия возникает не только при контакте двух различных металлов в среде электролита (макрокоррозия), но и на различных участках одного и того же металла при наличии примесей (микрокоррозия). Согласно теории электрохимической коррозии, при соприкосновении двух металлов с раствором электролита или одного металла с примесями, на поверхности возникает макрогальванический элемент (макрогальванопара) или, соответственно множество микрогальванических элементов (микрогальванопар).

Металл или участки металла с более отрицательными значениями электродных потенциалов окажутся анодами и будут окисляться:

а на металлах (участках металла) с более положительными значениями электродных потенциалов, будет происходить восстановление окислителя из окружающей среды.

Рассмотрим механизм электрохимической коррозии на примере контактной коррозии, возникающей в результате соприкосновения цинка и меди в растворе НСl. При таком контакте возникает гальванический элемент (гальванопара):

А(-)Zn/НСl/Cu(+)К,

в котором анодом является цинк, т.к. его стандартный электродный потенциал равен - 0,76 В, а Сu + 0,34 В. На аноде происходит процесс окисления:

и цинк растворяется. Катодом является медь. На катоде в кислой среде происходит процесс восстановления ионов водорода:

(коррозия с водородной деполяризацией).

В нейтральной и щелочной средах на катоде протекает процесс восстановления кислорода, растворенного в воде:

(коррозия с кислородной деполяризацией).

Коррозия с кислородной деполяризацией ¾ самый распространенный случай коррозии (в грунте, в атмосфере, в нейтральных солевых средах и т.д.).

Электрокоррозия

Электрокоррозия — это электрохимическая коррозия, возникающая под действием блуждающих токов. Источниками блуждающих токов могут быть все источники постоянного тока и все потребители (рельсовые пути трамвайных линий, силовые шины в электролизных цехах и т.д.) вследствие недостаточной их изоляции. Участки входа блуждающего тока в подземное сооружение (катоды) не разрушаются, на них происходит процесс восстановления растворенного в воде кислорода:

В местах выхода блуждающего тока (анодах) подземное сооружение разрушается:

Экспериментальная часть

Цель работы: ознакомиться с процессами, происходящими при электрохимической коррозии.

Опыт № 1

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 497; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!