Железные изделия, помещенные в свинцовый контейнер, при длительном хранении на воздухе подверглись коррозии. Объясните наблюдаемое явление. Составьте схему коррозионного гальванического элемента и укажите направление движения электронов. Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное уравнение электрохимической коррозии.
Решение задачи
Изделие находится во влажном воздухе, который является электропроводящей средой, следовательно, будет протекать электрохимическая коррозия.
Составим схему коррозионного гальванического элемента:
Fe │ H2O, O2 │ Pb
Вода – это нейтральная среда, поэтому окислителем (деполяризатором) является кислород – О2 воздуха. Следовательно, в этой схеме будет протекать электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией.
Свинец имеет больший (-0,126 B) потенциал, чем железо (-0,44 B), поэтому в гальваническом элементе свинец будет катодом (окислителем), железо – анодом (восстановителем).
(-) Fe │ H2O, O2 │ Pb (+)
Электроны двигаются от железа к свинцу.
Запишем электронные уравнения процессов, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение электрохимической коррозии.
(-) (А) Fe0 — 2e = Fe2+
(+)(K) O2 + 2H2O + 4е = 4OН–
2Fe0+O2 + 2H2O = 2Fe2+ + 4OH–
Составим молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при электрохимической коррозии:
2Fe0+O2 + 2H2O = 2 Fe(OH)2
Вывод: коррозировать будет железо. Продуктом его электрохимической коррозии является основание – гидроксид железа (II) (Fe(OH)2).
Ответ:
продукт коррозии гидроксид железа (II).
Свинец, конечно, будет катодом, только вот катод заряжен всегда отрицательно, поэтому-то к нему и притягиваются катионы — положительно заряженные ионы.
А железный анод будет заряжен положительно, поэтому к нему будут притягиваться отрицательно заряженные ионы — анионы.
В данном случае рассматривается работа гальванического элемента (свинцово-железного), где избыток электронов (и отрицательный заряд) на одном из электродов обеспечивается не внешним источником тока, а реакцией окисления металла (растворения железа), то есть здесь отрицательным будет уже анод. Электроны, проходя через внешнюю цепь, расходуются на протекание реакции восстановления (свинца), то есть катодом будет являться положительный электрод.