Коррозия и защита металлов. Лабораторная работа кафедра физической химии спбгэту лэти

• Название: Лабораторная работа кафедра физической химии спбгэту лэти
• Дата: 03.05.2023
• Размер: 2.53 Mb.
• Имя файла: Коррозия и защита металлов.pptx
• Тип: Лабораторная работа; #1106836

Коррозия и защита металлов

Лабораторная работа

кафедра физической химии

СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

Цель работы

Изучение влияния некоторых факторов на протекание электрохимической коррозии металлов и методов защиты металлов от коррозии

Условные обозначения

Описание опыта в методических указаниях

Ссылка на просмотр опыта

Опыты

• Коррозия двух контактирующих металлов (опыт 14.2)
• Влияние механических напряжений в металле на его коррозию (опыт 14.3)
• Влияние неравномерной аэрации на процесс коррозии (опыт 14.4)
• Действие стимулятора коррозии (опыт 14.5)

Электрохимическая коррозия

Способы защиты от коррозии

• Защитное действие оксидной пленки(опыт 14.6)
• Анодное и катодное покрытия (опыт 14.8)
• Протекторная защита (опыт 14.9)

Опыт 14.2 Коррозия двух контактирующих металлов

на цинковой пластине наблюдается выделение пузырьков водорода;

на медной пластине – нет

1

(Zn и Cu не контактируют)

Zn

Cu

Zn

Cu

пузырьки водорода стали выделяться на медной пластине; водород выделяется интенсивнее

H2

H2SO4

H2SO4

 H2

2

(Zn и Cu контактируют)

Опыт 14.3 Влияние механических напряжений в металле на его коррозию

В раствор NaCl добавили по несколько капель растворов фенолфталеина и K3[Fe(CN)6] и поместили изогнутую стальную проволоку

3

Стальная

проволока

Прямые участки проволоки окрасились в розовый цвет, на них наблюдается образование пузырьков газа; изогнутые участки окрасились в синий цвет

ФЕНОЛ-

ФТАЛЕИН

K3[Fe(CN)6]

Раствор NaCl

2

Опыт 14.4 Влияние неравномерной аэрации на процесс коррозии

3

ФЕНОЛ-

ФТАЛЕИН

K3[Fe(CN)6]

Раствор NaCl

2

Стальная

пластина

В раствор NaCl добавили по несколько капель растворов фенолфталеина и K3[Fe(CN)6] и поместили стальную пластину (часть пластины оказалась непогруженной в раствор)

Погруженный участок окрасился в синий цвет;

участок, соприкасающийся с воздухом, - в розовый

Опыт 14.5 Действие стимулятора коррозии

CuSO4

CuCl2

Реакция протекает быстро, активное выделение пузырьков газа; алюминиевая стружка превращается в рыжий рыхлый осадок

Реакция протекает медленно

Алюминиевая стружка

Опыт 14.6 Защитное действие оксидной пленки

Hg(NO3)2

Образование амальгамы

(жидкого сплава Al и Hg)

Активное выделение газа (очень мелкие пузырьки H2)

H2O

Образование рыхлого осадка Al(OH)3 на поверхности

Опыт 14.8 Анодное и катодное покрытия

3

K3[Fe(CN)6]

3

Fe/Sn

Fe/Zn

Видимых изменений не наблюдается

Царапины окрасились в синий цвет

Пластина оцинкованного железа

Пластина луженого железа

Раствор NaCl

Раствор NaCl

Опыт 14.9 Протекторная защита

Раствор CH3COOH

KI

3

3

Pb/Zn

Pb

Раствор CH3COOH

Интенсивное выпадение осадка желтого цвета

Желтого осадка почти нет

Рекомендуемая литература

• Федотова Г.В., Иванов В.Ф., Рахимова О.В., Коузова Н.И., Худоложкин В.Н. Химия: методические указания к лабораторным работам по химии. СПб, СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2011. 88 с.
• Лебедев О.А. Конспект лекций по курсу «Химия». – СПб: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2007. – 250 с.
• Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. – 2000 г.
• Коровин Н.В. Общая химия: учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. – 2011 г.
• Коррозия металлов и её предупреждение: https://youtu.be/fvvjmp8Pm9Q
• Коррозия металлов и способы защиты от нее: https://youtu.be/ScFhqgX0Zak
• Химия – Просто. Коррозия металла (часть 1): https://youtu.be/2GrM0WreOxE
• Химия – Просто. Коррозия металла (часть 2): https://youtu.be/nrodw_3OyiQ

Описание опытов

Опыт 14.2

1. В V-образную стеклянную трубку, заполненную 0.1 н. раствором Н2SO4, опустить две пластинки (цинковую и медную), не допуская их взаимного касания. Наблюдать выделение водорода на цинке и отсутствие этого процесса на меди.

2. Привести металлы в соприкосновение. Отметить изменение в процессе выделения водорода и дать объяснение. Написать уравнения процессов коррозии, идущих на электродах образовавшейся гальванической коррозионной пары металлов.

Вернуться к опыту

Опыт 14.3

Поверхность стальной проволоки очистить наждачной бумагой, обезжирить ацетоном, промыть водой и досуха протереть фильтровальной бумагой. Проволоку согнуть так, чтобы на отдельных ее участках была различная степень деформации. Поместить проволоку в плоскую чашку и залить 3 %-м раствором NaCl, добавив 3 капли K3[Fe(CN)6] и 2 капли фенолфталеина.

Гексацианоферрат (III) калия (K3[Fe(CN)6]) в присутствии ионов Fe2+ окрашивает раствор в синий цвет, фенолфталеин в щелочной среде дает малиновую окраску.

Вернуться к опыту

Опыт 14.4

Зачищенную наждачной бумагой железную пластину поместить в пробирку с 3 %-м раствором NaCl, так чтобы часть пластины оказалась непогруженной в раствор. Добавить в раствор по 2 капли K3[Fe(CN)6] и фенолфталеина. Наблюдать окрашивание в синий цвет раствора вокруг участка пластины, который находится в растворе, и окрашивание в розовый цвет того участка, который соприкасается с воздухом. Объяснить и написать процессы, происходящие на электродах короткозамкнутых гальванических элементов, образовавшихся вследствие неравномерного снабжения кислородом различных участков железной пластины.

Вернуться к опыту

Опыт 14.5

Взять две пробирки, в одну налить раствор СuSO4, в другую  CuCl2. В каждую из пробирок опустить по кусочку алюминия. Алюминий покрыт защитной пленкой Al2O3. При разрушении этой пленки возможно вытеснение меди из раствора ее соли более активным металлом (алюминием). Вытеснение меди в первой пробирке идет очень медленно, во второй  быстро. Объяснить различие и написать уравнения процессов, идущих на пластинах.

Вернуться к опыту

Опыт 14.6

Зачистить поверхность пластины из алюминия наждачной бумагой и протереть фильтровальной бумагой. На середину пластины поместить несколько капель соли ртути, соблюдая при этом осторожность, так как соли ртути ЯДОВИТЫ! Ртуть, растворяя металлы, образует жидкие сплавы, в которых металл сохраняет свои свойства. Через некоторое время осторожно осушить пластину фильтровальной бумагой. Проследить за образованием на поверхности пластины рыхлого слоя гидроксида алюминия. Поверхность пластины протереть фильтровальной бумагой и погрузить в стакан c водой. Наблюдать выделение газа. Написать процессы, идущие на алюминиевой пластине.

Вернуться к опыту

Опыт 14.8

Два стакана заполнить 3 %-м раствором NaCl, добавив в каждый по несколько капель K3[Fe(CN)6]. Взять пластины оцинкованного и луженого железа, на их поверхности нанести царапины и раздельно поместить в стаканы. Наблюдать, какая пластина раньше подвергается коррозии. Дать объяснение. Написать уравнения электродных процессов, идущих при коррозии каждого образца.

Вернуться к опыту

Опыт 14.9

Два стакана заполнить 0.2 н. раствором уксусной кислоты (СН3СООН), добавив в каждый по несколько капель раствора KI. В один стакан поместить плотно соединенные между собой пластины свинца и цинка, в другой  только пластину свинца. Наблюдать, в каком стакане раньше появится желтая окраска PbI2. Дать объяснения. Написать электродные процессы, идущие при коррозии каждого образца.

Вернуться к опыту

Требования к обработке результатов опыта

Опыт 14.2

1. Записать уравнения возможных реакций, полуреакции окисления и восстановления. Объяснить, почему реакция цинка с кислотой протекает, а с медью – нет.

2. Записать уравнения возможных реакций при контакте пластин цинка и меди, указать какой металл является анодом, а какой катодом, расписать анодный и катодный процессы. Объяснить почему выделение водорода наблюдается и на медной пластине, а также почему процесс выделения водорода интенсифицируется.

Вернуться к опыту

Опыт 14.3

Записать катодный и анодный процессы, отметить на каком участке проволоки какой процесс протекает (подтвердить качественной реакцией на ионы Fe2+ и ионы OH). Объяснить почему процесс окисления железа активнее протекает на деформированных участках.

Вернуться к опыту

Опыт 14.4

Записать катодный и анодный процессы, отметить на каком участке пластины какой процесс протекает (подтвердить качественной реакцией на ионы Fe2+ и ионы OH). Объяснить почему процесс окисления железа протекает на погруженном в раствор участке, а процесс восстановления у поверхности.

Вернуться к опыту

Опыт 14.5

Записать уравнения химических реакций, полуреакции окисления и восстановления. Объяснить почему вытеснение меди из раствора CuCl2 протекает быстрее, чем из раствора CuSO4.

Вернуться к опыту

Опыт 14.6

Записать уравнение образования жидкого сплава ртути и алюминия – амальгамы алюминия.

Записать уравнение реакции алюминия с водой, полуреакции окисления и восстановления. Объяснить почему реакция протекает только в месте образования амальгамы алюминия и не протекает на всей поверхности алюминиевой пластины.

Объяснить, почему выделение водорода идет мелкими пузырьками (облаками пузырьков), а не крупными, как в опыте 14.2.

Вернуться к опыту

?

Опыт 14.8

Для каждой пластины указать какой металл является анодом, а какой катодом, расписать анодный и катодный процессы. Какое покрытие является катодным, какое – анодным? Какое покрытие продолжает защищать металл при нарушении целостности?

Вернуться к опыту

Опыт 14.9

Для свинцовой пластины: запишите уравнение химической реакции, полуреакции окисления и восстановления; качественную реакцию на ионы Pb2+.

Для пары пластин: запишите уравнение химической реакции, определите какой металл является анодом, а какой – катодом и напишите анодный и катодный процессы.

Объясните суть протекторной защиты.

Вернуться к опыту