3. Аппаратура, методика и порядок проведения работ

Работа состоит из двух заданий:

1) определение потенциала меди или кадмия (по указанию преподавателя) в пяти растворах различной концентрации (1,0; 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001m), содержащих ионы данного металла;

2) определение электродного потенциала железа;

а) в растворе FeCl₂ трех концентраций (из приведенных в п. 1) или

б) в 3 %-ном растворе NaCl без перемешивания, при перемешивании и при добавлении 1-5 мл Н₂О₂ с одновременным перемешиванием.

Потенциалы измеряют на установке, схема которой приведена на рис. 4.

Образец исследуемого металла зачищают наждачной бумагой, обезжиривают, протирая ватой или фильтровальной бумагой, смоченными в органическом растворителе, и, закрепив клеммой в текстолитовой пластинке, помещают в стакан. Гальваническую цепь собирают из исследуемого электрода и насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения, соединив их через промежуточный сосуд с насыщенным раствором KCl электролитическими ключами, наполненными насыщенным раствором KCl и исследуемым электролитом.

(а) (б)

Рис.4. Схема установки для измерения потенциалов: а – в спокойном электролите; б – в перемешиваемом электролите; 1 – образец; 2 – стакан; 3 – промежуточный сосуд с исследуемым раствором; 4 – электролитические ключи с исследуемым раствором и насыщенным KCl; 5 – хлорсеребряный электрод; 6 – потенциометр; 7 – мешалка с мотором

После сборки цепи в стакан с металлическим электродом сливают исследуемый электролит, отмечают время начала опыта и измеряют потенциометром через каждые 2 мин в течение 10 мин потенциал металла по отношению к хлорсеребряному электроду. При измерении потенциала железа в растворе NaCl в сосуд с металлическим электродом помещают мешалку (см. рис. 4б), создающую скорость протекания электролита у электрода 12-20 м/мин. В растворе NaCl без перемешивания потенциал измеряют через 2-4 мин в течение 25 мин.

Перед измерением потенциала в новом растворе образец промывают водой, зачищают наждачной бумагой и обезжиривают.

4. Обработка результатов экспериментов

Результата опытов и расчетов записывают в табл. 5.

Таблица 5

Исследуемый металл __________________

Электролит _______________________

Температура электролита _________________ ºС

m, моль/1000 г H2O	Eизм, В (х.с.э.)	τ, мин	Eизм, В (н.в.э.)	aMen+, моль/1000 г H2O	lgaMen+	(EMe)обр, В

Указанные в табл. 5 значения обратимого потенциала металла рассчитывают по уравнению Нернста (35) при помощи приложений 2 и 3.

По результатам измерений электродных потенциалов металла в растворе собственных ионов (задания 1 и 2а) и по рассчитанным значениям (E_Me)_обр строят на одном графике зависимость E_Me = f(lga_Men+) для рассчитанных и измеренных значений потенциалов, откладывая по оси абсцисс lga_Men+, а по оси ординат E_Me и сравнивают полученные кривые. На график наносят стационарные (установившиеся) значения измеренных электродных потенциалов.

Сопоставляя измеренную и рассчитанную зависимость потенциала от активности собственных ионов по заданиям 1 и 2а определяют природу измеренных потенциалов (обратимые, необратимые).

По заданию 2, используя измеренные значения стационарных потенциалов железа в растворах FeCl₂ и NaCl (спокойном, с перемешиванием и с добавкой H₂O₂) и рассчитанные значения обратимых потенциалов катодного и анодного процессов, определяют контролирующий фактор коррозии железа в FeCl₂ и NaCl. Для этого рассчитывают по формулам (41) и (42) степень анодного и катодного контроля. В указанных формулах E_x – измеренное стационарное значение потенциала железа в FeCl₂ и NaCl; (E_к)_обр = (E_O2)_обр (так как коррозия в исследуемых растворах протекает в основном с кислородной деполяризацией) и рассчитывается по формуле (43); a_OH- определяют из значения pH раствора, принимая pH = 7; (E_a)_обр = (E_Fe)_обр рассчитывают по формуле (35); a_Fe2+ по формуле (35) или (40), считая, что при коррозии железа в NaCl образуется труднорастворимое соединение Fe(OH)₂ (см. приложение 4), и пренебрегая частичным окислением ионов Fe²⁺ до Fe³⁺.