Железо соприкасающееся с оловом во влажном воздухе продукты коррозии

Коррозия железа при контакте его с оловом, цинком и никелем

Задача 1125.
Как влияет на коррозию железа его контакт с другими металлами? Какой металл будет разрушаться первым на поврежденной поверхности луженого, оцинкованного и никелированного железа?
Решение:
Коррозия — это электрохимический процесс, при котором одни частицы железа играют роль катода, другие — анода. Ржавчина представляет собой гидратированный оксид железа(III) 2О3 . хН2О. Ржавление протекает под воздействием воды и кислорода.

В анодной области идет процесс:

Fe 0 -2 = Fe 2+ (водн.),

1/2O2 + H2O + 2 = 2OH − (нейтральная или щелочная среда).

а) Коррозия лужёного железа в атмосферных условиях.
Стандартный электродный потенциал системы;
Sn 0 — 2 = Sn 2+ (-0,14 В) значительно больше, чем стандартный электродный потенциал (-0,44 В), отвечающий системе Fe 0 — 2 = Fe 2+ . Поэтому анодом будет являться железо, а катодом – олово. При контакте олова и железа в атмосфере разрушаться будет железо:

Анодный процесс:

Fe 0 — 2 = Fe 2+

Катодный процесс в нейтральной среде:

1/2O2 + H2O + 2 = 2OH −

Так как ионы Fe 2+ с гидроксид-ионами OH − образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Fe(OH)2. Воздух окисляет его и образуется ржавчина, гидратированный оксид железа(III):

б) Коррозия оцинкованного железа в атмосферных условиях.
Цинк имеет более отрицательный стандартный электродный потенциал (-0,763 В), чем железо (-0,44 В), поэтому он является анодом, железо – катодом. При контакте цинка и железа в атмосфере разрушаться будет цинк:

Анодный процесс: Zn 0 — 2 = Zn 2+

Катодный процесс в нейтральной среде:

1/2O2 + H2O + 2 = 2OH −

Так как ионы Zn 2+ с гидроксид-ионами OH − образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Zn(OH)2.

в) Коррозия никелированного железа в атмосферных условиях.
При нарушении никелевого покрытия на железе атмосферная коррозия протекает с разрушением железа, так как никель имеет менее электроотрицательный стандартный электродный потенциал (-0,25 В), чем у железа (0,44 В), то никель будет являться катодом, а железо – анодом.

Электрохимические процессы коррозии:

Анодный процесс: Fe 0 — 2 = Fe 2+

в нейтральной или щелочной среде: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH −

Так как ионы Fe 2+ с гидроксильной группой OH − образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом атмосферной коррозии цинка будет Fe(OH)2. Воздух окисляет его и образуется ржавчина, гидратированный оксид железа(III):

Источник

Уравнения анодного и катодного процессов коррозии металлов

Решение задач по хими на анодный и катодный процессы при коррозии металлов

Задание 293.
Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?
Решение:
При нахождении во влажном воздухе двух железных пластинок частично покрытых одна оловом, другая медью, быстрее всего образуется ржавчина на пластинке покрытой медью. Так как стандартный электродный потенциал меди (+0,34 В) значительно более электроположительнее, чем потенциал олова (-0,126 В), то, скорость коррозии железа при контакте с медью будет значительно больше, чем при контакте с оловом.
а) Коррозия железной пластинки частично покрытой оловом во влажном воздухе:

Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH —

б) Коррозия железной пластинки частично покрытой медью во влажном воздухе:

Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH —

Таким образом, коррозия на обеих пластинках протекает по единому механизму, потому что происходит разрушение железных пластинок. При этом ионы Fe 2+ с гидроксильной группой ОН — образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом атмосферной коррозии железа будет Fe(OH)2 белого цвета. При контакте с кислородом воздуха Fe(OH)2 быстро окисляется до метагидроксида железа FeO(OH), приобретая характерный для него бурый цвет:

Протекторная защита свинцового кабеля от коррозии

Задание 294
Какой металл целесообразней выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, магний или хром? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. Каков состав продуктов коррозии?
Решение:
Для предотвращения коррозии свинцовой оболочки кабеля целесообразней выбрать для протекторной защиты металл, который является более активным, чем свинец. Из предложенных металлов (цинк, магний и хром) наиболее активным металлом является магний, поэтому целесообразней использовать для протекторной защиты свинцового кабеля именно магний. Объясняется это тем, что стандартный электродный потенциал магния (-2,36 В) наиболее электроотрицателен, чем потенциалы цинка (-0,763 В) и хрома (-0,913 В). При таком контакте возникает гальваническая пара Mg — Pb и коррозии подвергается протектор, а не сам свинцовый кабель. При этом протекают следующие электрохимические процессы:

Анодный процесс: Mg 0 — 2 = Mg 2+ ;
Катодный процесс: в нейтральной или щелочной среде: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH — ;

Таким образом, магний разрушается, окисляясь до ионов Mg 2+ , которые с гидроксильными ионами образуют нерастворимый гидроксид Mg(OH)2.

Коррозия железа покрытого медью во влажном воздухе

Задание 295
Если опустить в разбавленную серную кислоту пластинку из чистого железа, то выделение на ней водорода идет медленно и со временем почти прекращается. Однако, если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Решение:
При опускании в раствор разбавленной серной кислоты чистой железной пластинки идёт бурная реакция с выделением водорода, но через некоторое время скорость реакции заметно замедляется, потому что чистое железо окисляется кислородом, растворённым в воде, с образованием оксидной плёнки, которая, покрывая пластинку тонким слоем, пассивирует её. Однако, если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение пузырьков водорода. Происходит это, потому что при контакте цинка с железом образуется гальваническая пара Zn — Fe анодом является цинк, а катодом – железо. Это объясняется тем, что стандартный электродный потенциал цинка (-0,763 В) значительно электроотрицательнее, чем потенциал железа (-0,44 В). Тогда будут происходить следующие электрохимические процессы коррозии:

Анодный процесс: Zn 0 -2 = Zn 2+
Катодный процесс: 2Н + + 2 = Н2

Водород будет выделяться во внешнюю среду, а ионы цинка Zn 2+ с ионами кислотного остатка будут образовывать соль, т. е. цинк будет разрушаться с образованием ионов Zn 2+ . Происходит разрушение цинковой палочки.

Источник

Уравнения анодного и катодного процессов коррозии металлов

Решение задач по хими на анодный и катодный процессы при коррозии металлов

Задание 293.
Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?
Решение:
При нахождении во влажном воздухе двух железных пластинок частично покрытых одна оловом, другая медью, быстрее всего образуется ржавчина на пластинке покрытой медью. Так как стандартный электродный потенциал меди (+0,34 В) значительно более электроположительнее, чем потенциал олова (-0,126 В), то, скорость коррозии железа при контакте с медью будет значительно больше, чем при контакте с оловом.
а) Коррозия железной пластинки частично покрытой оловом во влажном воздухе:

Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH —

б) Коррозия железной пластинки частично покрытой медью во влажном воздухе:

Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH —

Таким образом, коррозия на обеих пластинках протекает по единому механизму, потому что происходит разрушение железных пластинок. При этом ионы Fe 2+ с гидроксильной группой ОН — образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом атмосферной коррозии железа будет Fe(OH)2 белого цвета. При контакте с кислородом воздуха Fe(OH)2 быстро окисляется до метагидроксида железа FeO(OH), приобретая характерный для него бурый цвет:

Протекторная защита свинцового кабеля от коррозии

Задание 294
Какой металл целесообразней выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, магний или хром? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. Каков состав продуктов коррозии?
Решение:
Для предотвращения коррозии свинцовой оболочки кабеля целесообразней выбрать для протекторной защиты металл, который является более активным, чем свинец. Из предложенных металлов (цинк, магний и хром) наиболее активным металлом является магний, поэтому целесообразней использовать для протекторной защиты свинцового кабеля именно магний. Объясняется это тем, что стандартный электродный потенциал магния (-2,36 В) наиболее электроотрицателен, чем потенциалы цинка (-0,763 В) и хрома (-0,913 В). При таком контакте возникает гальваническая пара Mg — Pb и коррозии подвергается протектор, а не сам свинцовый кабель. При этом протекают следующие электрохимические процессы:

Анодный процесс: Mg 0 — 2 = Mg 2+ ;
Катодный процесс: в нейтральной или щелочной среде: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH — ;

Таким образом, магний разрушается, окисляясь до ионов Mg 2+ , которые с гидроксильными ионами образуют нерастворимый гидроксид Mg(OH)2.

Коррозия железа покрытого медью во влажном воздухе

Задание 295
Если опустить в разбавленную серную кислоту пластинку из чистого железа, то выделение на ней водорода идет медленно и со временем почти прекращается. Однако, если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Решение:
При опускании в раствор разбавленной серной кислоты чистой железной пластинки идёт бурная реакция с выделением водорода, но через некоторое время скорость реакции заметно замедляется, потому что чистое железо окисляется кислородом, растворённым в воде, с образованием оксидной плёнки, которая, покрывая пластинку тонким слоем, пассивирует её. Однако, если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение пузырьков водорода. Происходит это, потому что при контакте цинка с железом образуется гальваническая пара Zn — Fe анодом является цинк, а катодом – железо. Это объясняется тем, что стандартный электродный потенциал цинка (-0,763 В) значительно электроотрицательнее, чем потенциал железа (-0,44 В). Тогда будут происходить следующие электрохимические процессы коррозии:

Анодный процесс: Zn 0 -2 = Zn 2+
Катодный процесс: 2Н + + 2 = Н2

Водород будет выделяться во внешнюю среду, а ионы цинка Zn 2+ с ионами кислотного остатка будут образовывать соль, т. е. цинк будет разрушаться с образованием ионов Zn 2+ . Происходит разрушение цинковой палочки.

Источник

Коррозия олова

Коррозия олова – разрушение структуры металла под воздействием агрессивной окружающей среды.

Олово – металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся ковке, пластической деформации. Олово – легкоплавкий металл.

Температура плавления олова – 231,9 °С.

Плотность олова — 7, 3 г/см 3 (при температуре 20 ºС).

Стандартный электродный потенциал олова равен -0,136 В. Олово существует в двух модификациях: «белое олово» и «серое олово». Белое олово (β – олово) существует при температуре выше 13,2 ºС. Серое олово (α – олово) – ниже 13,2 °C. При температуре 13,2 ºС, в результате аллотропического превращения, белое олово становится серым, образуя серый порошок («оловянная чума»). При температуре -48 ºС скорость превращения белого олова в серое максимальная.

Олово отличается амфотерностью. Коррозия олова протекает под воздействием кислот, щелочей. В атмосфере, на воздухе, в морской и пресной воде – достаточно устойчивый металл. Ранее олово широко применялось при изготовлении трубопроводов для дистиллированной, мягкой воды. Из-за достаточно высокой стоимости и дефицитности его заменили на более дешевый металл – алюминий.

Олово нашло широкое применение в пищевой промышленности.

Коррозия луженого железа

Луженое железо (белая жесть) – железо, покрытое тонким защитным слоем олова. Луженое железо (белая жесть) используется при изготовлении консервных банок, цистерн, резервуаров, аппаратов, различного типа тары в пищевой индустрии. На наружной поверхности изделия из луженого железа (белой жести) олово является катодом, по отношению к железу, поэтому важно, чтоб защитный оловянный слой был сплошным, без царапин, пор и трещин. На внутренней поверхности резервуара олово по отношению к железу анодно. Это связано с образованием комплексных соединений ионов олова со многими пищевыми продуктами. Пищевые продукты могут создавать различные коррозионные среды.

Коррозия олова на внутренней поверхности консервной банки или резервуара обычно протекает без выделения водорода (иногда с очень незначительным). Но когда олово полностью разрушится – водород выделяется. Недостатком луженой тары (для консервных банок) является водородное вспучивание. Если консервная банка закрыта – коррозия олова протекает без образования ржавчины и чрезвычайно медленно. Когда же консервная банка из белой жести открыта – коррозия луженого железа во влажной атмосфере протекает интенсивно, внутренний слой тары покрывается продуктами коррозии (ржавчиной).

Скорость коррозии олова, находящегося в контакте с фруктовым соком (аэрированным) комнатной температуры, составляет 0,1 – 2,5 г/(м 2 •сут). С повышением температуры эта скорость значительно увеличивается.

Коррозия олова в серной и соляной кислотах протекает достаточно медленно:

Sn + 4H2SO4 = Sn(SO4)2 + 2SO2 + 4H2O – коррозия олова при взаимодействии с серной кислотой с образованием сульфата;

Sn + 2HCl = SnCl2 + H2↑ – коррозия олова при взаимодействии с соляной кислотой с образованием хлорида и выделением водорода.

Коррозия олова при контакте с концентрированной азотной кислотой проходит с образованием оловянной кислоты, воды и токсичного бурого газа – оксида азота:

Коррозия олова в щелочах протекает медленно, с выделением водорода и образованием солей (станнатов натрия):

Коррозия олова не наблюдается в:

— растворах нейтральных солей;

— воздухе, при температуре ниже 150 ºС;

— разбавленной серной, соляной, органических кислотах.

Коррозия олова наблюдается в:

— концентрированные серная, соляная кислоты.

Источник