В водный раствор, имеющий начальные значения рН = 6 и концентрацию ионов металла [Mxn+], погружены: а) М1; б) М2; в) комбинация из М1 и М2, находящихся в контакте. (Решение → 21057)

Заказ №38748

В водный раствор, имеющий начальные значения рН = 6 и концентрацию ионов металла [Mxn+], погружены: а) М1; б) М2; в) комбинация из М1 и М2, находящихся в контакте. Для всех трёх вариантов необходимо: 1) Рассмотреть первичные(с участием г) ионов водорода; д) молекулярного кислорода) коррозионные процессы; 2) Рассмотреть вторичные коррозионные процессы с написанием соответствующих химических реакций; 3) Рассчитать равновесные потенциалы (φр ) катодного, анодного процессов и ЭДС (Екэ) коррозионного элемента; исходя из выше полученных данных и с учетом величин перенапряжения водорода ηн и ионизации кислорода ηо на соответствующих металлах построить коррозионные диаграммы; 4) На основании полученных в работе результатов сделать выводы об относительной эффективности протекания коррозионных процессов на металлах, находящихся в растворе без контакта и в контакте друг с другом.

Решение:

а) согласно приведенным данным, [M1 n+] = 10-6 ; М1 – Co/Co+2. Значение стандартного электродного потенциала равно: φ0 Co+2/Co = -0,28 В. Рассмотрим первичные коррозионные процессы: 1) С участием ионов водорода (так как величина рН = 6, то есть среда кислая): так как стандартные потенциал Co/Co+2 меньше, чем стандартный потенциал Н+ /Н2, то кобальт является анодом : На аноде: Со0 – 2e → Со+2 – процесс окисления На катоде: 2Н+ + 2е → Н2 0 – процесс восстановления Токообразующая реакция: Со0 + 2Н+ → Со+2 + Н2 0 709 С участием молекулярного кислорода получим: На аноде: Со0 – 2e → Со+2 – процесс окисления На катоде: О2 + 2Н2О + 4е → 4ОН- – процесс восстановления Токообразующая реакция: 2Со0 + О2 + 2Н2О → 2 Со+2 + 4ОН2) Вторичные коррозионные процессы приведены ниже (ведут к образованию труднорастворимых соединений, в данном случае, к образованию гидроксида кобальта): 2Со + О2 + 2Н2О → 2 Со(ОН)2 Со + 2Н+ → Со+2 + Н2 0 3) Вычислим равновесные потенциалы, используя уравнение Нернста: - В случае водородной деполяризации: Равновесный потенциал анода: φр (Со/Со+2) = φ0 Со+2/Со + 0,0592 2 lg [М1 n+] = - 0,28 + 0,0592 2 lg 10-6 = -0,458 (В) Равновесный потенциал катода: φ р (2Н+ /Н2) = φ0 (2Н+ /Н2) - 0,059 рН = 0,00 – 0,059·6 = -0,354 (В) Реальный равновесный потенциал с учетом перенапряжения составит: φ р (2Н+ /Н2) = - 0,354 + 0,7 = 0,346 (В) Величина ЭДС коррозионного элемента составит: Екэ = Ек – Еа = 0,346 – (-0,458) = 0,804 (В) - В случае кислородной деполяризации: Равновесный потенциал анода: φр (Со/Со+2) = φ0 Со+2/Со + 0,0592 2 lg [М1 n+] = - 0,28 + 0,0592 2 lg 10-6 = -0,458 (В) Равновесный потенциал катода: φ р (О2, Н2О/ОН- ) = φ0 (О2, Н2О/ОН- ) - 0,059 рН = 1,23 – 0,059·6 = 0,876 (В) Реальный равновесный потенциал с учетом перенапряжения составит: φ р (О2, Н2О/ОН- ) = 0,876 + 1,4 = 2,276 (В) Величина ЭДС коррозионного элемента составит: Екэ = Ек – Еа = 2,276 – (-0,458) = 2,734 (В) б) согласно приведенным данным, [M2 n+] = 10-7 ; М2 – Hg/Hg+2 . Значение стандартного электродного потенциала равно: φ0 Hg+2/Hg = +0,85 В.