Коррозия – разрушение поверхности металлов и сплавов под воздействием различных физико-химических факторов. Коррозия приводит к большим потерям и авариям в результате разрушения трубопроводов, цистерн, металлических частей машин и аппаратов, корпусов судов, морских сооружений и т. п. Безвозвратные потери металлов от коррозии составляют 15 % от их ежегодного выпуска. Изучение коррозии и разработка методов защиты металлов от нее представляют теоретический интерес и имеют большое народнохозяйственное значение. Для установления скорости коррозии металлов в лабораторных условиях часто используется гравиметрический метод. Образец металла обезжиривают, взвешивают и погружают в агрессивный раствор. Через определенное время образец вынимают, очищают от продуктов коррозии и снова взвешивают. Скорость коррозии металла находят по формуле:
К = (〖(m〗_1-m_2))/(S∙t),
где К – скорость коррозии (г/м2·ч), m1 – масса металлического образца до эксперимента (г), m2 – масса металлического образца после эксперимента (г), S – площадь поверхности металлического образца (м2),
t – продолжительность эксперимента (ч).
В распоряжении школьников оказался лабораторный журнал 1940 года с записями результатов гравиметрического определения скорости коррозии железа в 10%-м растворе серной кислоты. Некоторые данные в этом журнале были утеряны. Однако школьники смогли восстановить результаты исследования. Повторите действия школьников, определите недостающие величины. ответы подтвердите расчетами. Приведите известные вам защиты железа от коррозии (не менее двух).
Страница лабораторного журнала:
Размеры пластины: длина - 4 см, ширина – 2 см, толщина - 0,3 см
Плотность металла: 7,874 г/см3
m1 –
m2 – 18,6120 г
S- см2
t – 1 неделя
К – г/м2·ч.
V(H2) – объем водорода, выделившийся в результате реакции - л
mр-ра(H2SO4) – масса 10%-ного раствора серной кислоты, участвовавшего в реакции - г
Серная кислота (Н2SO4).
Безводная серная кислота - тяжелая маслянистая бесцветная жидкость, затвердевающая при 10,4 град. С. Очень гигроскопична. При нагревании 100 %-ной серной кислоты выше 200 град. С она частично разлагается, выделяя серный ангидрид. Раствор, содержащий 98,3 % серной кислоты и имеющий плотность 1,841 г/см3, кипит и перегоняется без разделения при 336,5 град. С. Такие растворы называются азеотропными смесями. Серная кислота поглощает влагу, выделяя огромное количество теплоты. Поэтому нельзя приливать воду к кислоте, так как это может привести к разбрызгиванию раствора и даже к взрыву. Следует приливать кислоту к воде небольшими порциями, помешивая раствор. Разбавленная серная кислота проявляет все характерные свойства сильных кислот. Она реагирует с основными оксидами, гидроксидами и солями, в ней растворяются металлы, расположенные в ряду напряжений левее водорода. При растворении металлов в разбавленной серной кислоте образуются сульфаты металлов и выделяется водород
CuCl₂ + NaOH = 2NaCl + Cu(OH)₂
Осадок - гидроксид меди (II), нам нужна его масса.
Массу гидроксида натрия найдем по формуле:
w = m(вещ-ва)/m(р-ра),
Отсюда m(вещ-ва) = w*m(р-ра) = 40 (г).
Тогда количество вещества NaOH вычисляется по формуле:
n = m/M, где M(NaOH) = 40 г/моль.
Отсюда n = 1 (моль).
Глядя в стехиометрическое уравнение, находим n(Cu(OH)₂) = 0,5 (моль).
Тогда найдем по последней формуле теоретическую массу осадка:
m = n*M(Cu(OH)₂) = 0,5*98 = 49 (г).
Тогда практическая m тождественно равна:
m(практ.) = m(теор.)*w(выхода) = 49*0,8 = 39,2 (г).