Учебно-методическое пособие «Защита материалов от коррозии», страница 41

ЭДС этого гальванического элемента равна 0.285 В. Определите, как изменится ЭДС гальванического элемента при его работе, если концентрация ионов Ni⁺² возрастет до 0.25 моль/л, а перенапряжение выделения водорода на золоте равно 0.15 В.

21. Железо покрыто никелем. Какой из металлов будет корродировать в случае разрушения поверхности покрытия? Коррозия происходит в кислой среде. Составьте схему гальванического элемента, образующегося при этом.

22. Олово спаяно с серебром. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадет в щелочную среду? Ответ дайте на основании вычисления ЭДС и  образующегося гальванического элемента.

23. Железо покрыто хромом. Какой из металлов будет корродировать в случае нарушения поверхностного слоя покрытия в атмосфере промышленного района (влажный воздух содержит CO₂, H₂S, SO₂ и др.)? Составьте схему процессов, происходящих на электродах образующегося гальванического элемента.

24. При работе гальванического элемента

образовавшегося при коррозии алюминия, который находится в контакте с хромом, за 1 мин 20 с. его работы на хромовом катоде восстановилось 0.034 л кислорода. Определите, на сколько уменьшилась при этом масса алюминиевого электрода и чему равна сила тока, протекшего во внешней цепи гальванического элемента.

25. Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в кислотную среду? Составьте схему гальванического элемента, образующегося при этом? Подсчитайте ЭДС и  этого элемента для стандартных условий.

26.Исходя из величины , определите, какие из приведенных ниже металлов будут корродировать во влажном воздухе по уравнению

Me + H₂O + O₂ ® Me(OH)₂ (Me – Mg, Cu, Au)

27. Какие металлы: Fe, Ag, Ca - будут разрушаться в атмосфере влажного воздуха, насыщенного диоксидом углерода? Ответ дайте на основании вычисления  соответствующих процессов.

Примеры решения задач.

Пример 1. Вычисление электродных потенциалов металлов. Вычислите электродный потенциал цинка, опущенного в раствор его соли с концентрацией ионов Zn⁺² = 0.001 моль/л.

Решение. Вычисление электродного потенциала j производят по уравнению Нернста:

где j⁰- стандартный электродный потенциал; n - число электронов, участвующих в обратимо протекающем окислительно-восстановительном процессе; C -  концентрация катионов металла в растворе, моль/л. Стандартный электродный потенциал цинка  равен - 0,76 В. Отсюда = -0.76 + (0.059/2)×lg10^-3 = -0.76 - 0.0295×3 = -0.85 В.

Пример 2. Определение возможности протекания реакции в гальваническом элементе. Исходя из величин стандартных электродных потенциала и значения  укажите, можно ли в гальваническом элементе осуществить следующую реакцию:

Fe + Cd⁺² ® Fe⁺² + Cd

Решение. Составим гальванический элемент, отвечающий этой реакции.

На аноде происходит окисление атомов железа:    Fe – 2e = Fe⁺²,

на катоде -  восстановление ионов  кадмия:            Cd⁺² + 2e = Cd.

В гальваническом элементе отрицательным будет железный электрод, а положительным-кадмиевый. Схема гальванического  элемента:

Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, определяем ЭДС этого гальванического элемента:

E = = -0.40 – (-0.44) = 0.04 В

Изменение величины энергии Гиббса DG с величиной ЭДС элемента связано соотношением: DG = -nFE,

где n - число электронов, принимающих участие в реакции, F - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль); E - ЭДС гальванического элемента.

Следовательно, DG = -2×96500×0.04 = -7720 Дж.

Так как DG < 0, поэтому данную реакцию можно осуществить в  гальваническом элементе. Реакция в выбранном направлении протекает самопроизвольно.

Пример 3. Вычисление потенциала электрода по величине константы равновесия реакции. Константа равновесия реакции, протекающей в гальваническом элементе

равна 2.022×10⁵. Определите электродный потенциал кадмия, если электродный потенциал  цинка  равен -0,789В.