Коррозия металлов
851. Рассмотрите коррозию изделия из алюминиевой бронзы:
а) в дистиллированной воде;
б) в сильно щелочной среде.
Приведите уравнения электродных процессов. Какие вещества являются продуктами коррозии?
852. Предложите протектор для защиты изделия из алюминиевой бронзы от коррозии во внешней атмосфере. Приведите уравнения протекающих процессов.
853. Две железные пластинки, одна из которых частично покрыта оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из них быстрее появится ржавчина? Ответ обоснуйте. Приведите уравнения электродных процессов и состав продуктов коррозии.
854. В раствор соляной кислоты погружены две одинаковые цинковые пластинки, одна из которых частично покрыта никелем. В каком случае процесс коррозии цинка протекает интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив уравнения соответствующих процессов.
855. Изделие из хрома покрыли цинком. Какое это покрытие – катодное или анодное? Почему? Составьте уравнения катодного и анодного процессов коррозии этого изделия при нарушении цельности покрытия во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты. Какие продукты коррозии при этом образуются?
856. Составьте уравнение электродных процессов, происходящих при коррозии луженого железа и луженой меди во влажной атмосфере в случае нарушения герметичности покрытий. Ответ аргументируйте.
857. Какой из металлов (Zn, Mg, Cr) целесообразно выбрать для протекторной защиты от атмосферной коррозии свинцовой оболочки кабеля? Ответ аргументируйте. Приведите уравнения электродных процессов. Каков состав продуктов коррозии?
858. Рассмотрите коррозию изделия из латуни (сплав Cu-Zn) в морской воде. Приведите уравнения электродных процессов и схему коррозионного микрогальванического элемента. Какие вещества являются продуктами коррозии?
859. Как происходит атмосферная коррозия хромированного марганца при нарушении покрытия? Составьте уравнения катодного и анодного процессов.
860. В раствор соляной кислоты погружены две одинаковые никелевые пластинки, одна из которых частично покрыта цинком. В каком случае процесс коррозии никеля протекает интенсивнее? Ответ мотивируйте. Составьте уравнения соответствующих процессов.
861. Для транспортирования концентрированной серной кислоты применяют железные бочки, но после освобождения от кислоты бочки часто разрушаются вследствие коррозии. Чем это можно объяснить? Что является анодом, катодом? Составьте электронные уравнения соответствующих процессов.
862. Железо покрыто хромом. Какой из металлов будет корродировать в случае нарушения поверхностного слоя покрытия в атмосфере влажного воздуха? Составьте схему процессов, происходящих на электродах.
863. Составьте электродные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары алюминий – железо. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
864. Как происходит коррозия железа, покрытого:
а) никелем;
б) цинком в кислотном растворе?
Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии этих металлов.
865. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний – никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
866. Как влияет рН среды на скорость коррозии железа и цинка? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии этих металлов.
867. Цинковую и железную пластинки поместили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинок. Какие процессы будут происходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?
868. При коррозии железа, покрытого кадмием, в кислой среде работает гальванический элемент
(–)Fe|Fe2+(0,1M)|HCl(1н)|(Cd)H2 (+).
Как изменится ЭДС гальванического элемента, если концентрация иона Fe2+ возрастет до 0,15 моль/л.
Ответ: уменьшится.
869. Гальванический элемент
(–) Cr|Cr3+|H2SO4|(Pb) H2(+),
образовавшийся при коррозии хрома, спаянного со свинцом, дает ток силой 6 А. Какая масса хрома окислится и сколько литров водорода выделится за 55 с работы этого элемента?
Ответ: 0,059 г; 0,038 л.
870. Медь покрыта оловом. При нарушении оловянного покрытия работает гальванический элемент
(–)Sn |Sn2+ |HCl| (Cu)H2 (+),
который дает ток силой 7,5 А. Какая масса олова растворится и сколько литров водорода выделится на медном катоде за 25 мин?
Ответ: 6,94 г; 1,31 л.
871. Возможна ли электрохимическая коррозия олова в водном растворе при рН = 6 при контакте с воздухом? Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. При каких значениях рН возможна коррозия с выделением водорода (Е°Sn/Sn2+ = –0,136 В)?
Ответ: нет; рН < 2.
872. Стальное изделие имеет цинковое покрытие. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадет в нейтральную среду с рН = 7? Подсчитайте ЭДС коррозионного элемента для стандартного состояния. При каких значениях рН прекратится процесс выделения водорода?
873. При электрохимической коррозии стального (железного) изделия с поглощением кислорода и без выделения водорода за 2 мин работы коррозионного элемента образовалось 0,225 г Fe(OH)2. Вычислите объём кислорода при нормальных условиях, израсходованного на коррозию железа, коррозионный ток и массу растворенного металла.
Ответ: 0,14 г; 0,028 л; 4,02 А.
874. Цинк и медь корродируют в морской воде со скоростью 1 г/(м2 · сут). Определите скорость коррозии в мм/год, если
ρZn = 7130 кг/м3, ρCu = 8920 кг/м3.
Ответ: 0,051; 0,041 мм/год.
875. На основной материал конструкции – низкоуглеродистую сталь (Е 0 = –0,35 В) – нанесли свинцовое покрытие (Е 0 =
= –0,13 В). Какое это покрытие и какой из металлов будет корродировать в случае нарушения целостности покрытия?
876. Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой пластинкой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Объясните это явление, составив уравнения катодного и анодного процессов.
877. Найдите объем водорода, который выделится при коррозии железной пластинки в 0,5 М растворе серной кислоты, если в течение 1 ч масса пластинки уменьшилась на 0,01 г. Физические условия в лаборатории: Т = 22 °С, Р = 1,01 атм.
Ответ: 4,3 мл.
878. Найдите весовой показатель коррозии, если в результате коррозии железного листа с размерами 10 × 25 × 2 мм выделилось 2,7 см3 кислорода (н.у.) за 8 мин.
Ответ: 0,158 кг/(м2 · ч).
879. Если пластинку из чистого цинка опустить в разбавленную кислоту, то начинающееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Однако при прикосновении к цинку кадмиевой палочкой на последней начинается бурное выделение водорода. Объясните это явление, составив уравнения катодного и анодного процессов.
880. Вычислите ЭДС коррозионного элемента, наблюдаемого при контакте кобальта с оловом в 0,1 М растворе серной кислоты.
Ответ: 0,2358 В.
881. Найдите весовой показатель коррозии, если в результате коррозии железного листа с размерами 10 × 25 × 2 мм выделилось 2,7 см3 водорода (н.у.) за 18 мин.
Ответ: 35 г/(м2 · ч).
882. Вычислите ЭДС коррозионного элемента, наблюдаемого при контакте магния с железом в чистой воде, если наблюдается водородная деполяризация.
Ответ: 1,95 В.
883. За какой промежуток времени выделится 200 см3 кислорода при н.у., если коррозии подвергается 10 листов железа с размерами 100 × 250 × 20 мм? Весовой показатель коррозии принять равным 12 
.
Ответ: 0,13 года.
884. В раствор соляной кислоты опущены две одинаковые цинковые пластинки, одна из которых частично покрыта никелем. В каком случае процесс коррозии цинка протекает интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив уравнения соответствующих процессов.
885. На основной материал конструкции – высокоуглеродистую сталь (Е 0 = –0,15 В) – нанесли цинковое покрытие (Е0 =
= –0,76 В). Какое это покрытие и какой из металлов будет корродировать в случае нарушения целостности покрытия?
886. Вычислите ЭДС коррозионного элемента, наблюдаемого при контакте марганца с чистой водой.
Ответ: 0,767 В.
887. Найдите объем водорода, который выделится при коррозии железной пластинки в 0,01 М растворе серной кислоты, если в течение 10 мин масса пластинки уменьшилась на 0,003 г. Физические условия в лаборатории: Т = 25 °С, Р = 0,97 атм.
Ответ: 1,34 см3.
888. Найдите глубинный показатель коррозии, если в результате коррозии железного листа с размерами 10 × 25 × 2 мм выделилось 2 см3 водорода (н.у.) за 15 мин. Плотность металла считать равной 7,8 г/см3.
Ответ: 29 мм/год.
889. Вычислите ЭДС коррозионного элемента, составленного из золотого электрода в 0,1 М растворе хлорида золота (III) и алюминиевого электрода в 0,02 н растворе хлорида алюминия.
Ответ: 3,376 В.
890. Найдите весовой показатель коррозии, если в результате коррозии чугунного образца цилиндрической формы с размерами h = 15 мм, Ø 5 мм выделилось 3,7 см3 водорода (н.у.) за 20 мин.
Ответ: 882 кг/(м2 · год).
891. Если пластинку из чистого железа опустить в соляную кислоту, то выделение на ней водорода идет медленно и через некоторое время почти прекращается. Однако если цинковой пластинкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте уравнения катодного и анодного процессов.
892. Найдите глубинный показатель коррозии, если в результате коррозии железного листа с размерами 10 × 15 × 3 мм выделилось 1,7 см3 кислорода (н.у.) за 5 мин. Плотность железа принять равной 7,8 г/см3.
Ответ: 254 мм/год.
893. Исходя из энергии Гиббса, определите, какие из приведенных металлов (Mg, Cu, Au) будут коррозировать во влажном воздухе по уравнению
Me + H2O + 1/2 O2 = Me(OH)2?
894. Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в кислую среду? Рассчитайте ЭДС и энергию Гиббса полученного гальванического элемента.
895. Олово спаяно с серебром. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадет в щелочную среду? Рассчитайте ЭДС и энергию Гиббса образующегося гальванического элемента.
896. Применение свинца и его сплавов с Sb, Sn, Ca для оболочек кабелей обусловлено высокой пластичностью свинца и коррозионной стойкостью против воздействия окружающей среды. На коррозию свинцовых кабелей влияют:
а) кислород во влажной среде;
б) соли азотной кислоты в кислой среде;
в) щелочи;
г) уксусная кислота;
д) соли кремниевой и угольной кислот;
е) соли серной кислоты.
Объясните химизм воздействия перечисленных реагентов.
897. При атмосферной коррозии малолегированных сталей около 3 г/дм2 в год металла превращается в ржавчину. В течение какого срока полностью проржавеет стальной лист толщиной 0,5 мм, подвергающийся коррозии с обеих сторон, если плотность стали равна 7,6 г/см3?
Ответ: 6,3 года.
898. Высокотемпературная атмосферная коррозия чугуна и стали – причина окисления углерода, входящего в состав карбида Fe3C, на границе окалины и металла. Вычислите DG 
и укажите последовательность протекания реакций:
Fe3C + 
О2 = 3Fe + CO;
Fe3C + CO2 = 3Fe + 2CO;
Fe3C + H2Oгаз = 3Fe + CO + H2;
Fe3C + 2H2 = 3Fe + CH4.
899. Почему при водородной деполяризации процесса коррозии перемешивание корродирующего электролита не ускоряет коррозию, а при кислородной деполяризации перемешивание и аэрация раствора способствуют коррозии?
900. Какой из видов деполяризации (кислородная или водородная) определяет процесс электрохимической коррозии во влажном воздухе следующих металлов: Ag, Cu, Pb, Hg, Zn, Mg, Ca, Cd? Ответ обоснуйте расчетом.
Список литературы
1. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учеб. пособие. – М.: Интеграл-Пресс, 2001.
2. Задачи и упражнения по общей химии: Учеб. пособие / Под ред. Н.В. Коровина. – М.: Высш. шк., 2003.
3. Задачи по общей и неорганической химии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Под ред. Р.А. Лидина. – М.: ВЛАДОС, 2004.
4. Задачник по общей химии для металлургов / Под ред. Б.Г. Коршунова. – М.: Высш. шк., 1977.
5. Литвинова Т.Н. Сборник задач по общей химии: Учеб. пособие. – М., 2007.
6. Михилев Л.А., Пасет Н.Ф., Федотова М.И. Задачи и упражнения по неорганической химии: Учеб. пособие. – СПб.: Химия, 1995.
7. Морачевский А.Г., Патров Б.В., Сладков И.Б. Сборник примеров и задач по физической химии. – Л.: ЛПИ им. М.И. Калинина, 1974.
8. Романцева Л.М., Лещинская З.И., Суханова В.А. Сборник задач и упражнений по общей химии: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1991.
9. Сборник задач и упражнений по общей химии: Учеб. пособие / С.А. Пузаков, В.А. Попоков, А.А. Филиппова. – М.: Высш. шк., 2004.
Оглавление
Введение .......................................................................................... 3
Способы выражения состава растворов ....................................... 3
Коллигативные свойства растворов неэлектролитов ................... 10
Свойства растворов электролитов ................................................. 17
Окислительно-восстановительные реакции ................................... 30
Электрохимические процессы ........................................................ 38
Коррозия металлов ........................................................................ 54
Список литературы ........................................................................ 61
Редактор Н.С. Менькина
Изготовление оригинал-макета: М.Н. Авдюхова
Лицензия А № 165724 от 11 апреля 2006 г.
 |
Подписано в печать 19.04.10. Тир. 25.
Уч.-изд. л. 2,3. Формат 60 ´ 84 1/16. Усл. п.л. 3,7.
Гарнитура таймс. Зак. .
ГОУ ВПО «Череповецкий государственный университет»
162600 г. Череповец, пр. Луначарского, 5.