Студопедия — ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ. Пример 1. Определить, возможно ли окисление палладия в воздухе и кислороде при 850 С, если давление диссоциации его оксида при этой температуре (РО2)равн.=
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ. Пример 1. Определить, возможно ли окисление палладия в воздухе и кислороде при 850 С, если давление диссоциации его оксида при этой температуре (РО2)равн.=






 

Пример 1. Определить, возможно ли окисление палладия в воздухе и кислороде при 850 С, если давление диссоциации его оксида при этой температуре (РО2)равн.= 500 мм.рт.ст.

Решение:

Давление диссоциации оксида палладия по реакции

РdO(т)= Pd(т) + 1/2 O2(г)

(РО2)равн.= 500760. = 0, 658 атм.

Следовательно, процесс окисления Pd в воздухе при этой температуре невозможен, т.к. (РО2)равн.= 0, 658 атм. > (РО2)возд.= 0, 21 атм.

К такому же результату приводит и расчет изменеения изобарного потенциала для этой реакции по уравнению:

Gт= Gт+ RT ln (1/РО20, 5).= 1140 кал/моль; т.е. Gт> 0

В кислороде этот процесс возможен, т.к. (РО2)равн.< РО2= 1атм.

 

Пример 2. Оценить коррозионную стойкость цинка на воздухе при температуре 400С. Образец цинка с поверхностью, равной 30 см2, до испытаний имел массу 21, 4261 г. После 180-часового окисления на воздухе при температуре 400С его масса возросла до 21, 4279 г. Плотность цинка принять равной 7, 14 г/см3.

Решение:

Находим положительный массовый показатель коррозии:

Кm+ = (m2- m1)/S = (21, 4279 - 21, 4261)/0, 0030 180= 0, 0033 г/м2час.

Так как при окислении на воздухе Zn образует окисел ZnO, отрицательный массовый показатель коррозии находим по уравнению:

Km-= Km+ AZn/AO= 0, 0033 65, 28/16, 00 = 0, 01362 г/м2час.

Тогда глубинный показатель коррозии:

П = Km-/Zn 8, 76 = 0, 01362 /7, 14 8, 76 = 0, 0167 мм/год.

Это по десятибалльной шкале коррозионной стойкости соответствует стойким металлам (балл 4).

 

Пример 3. Найти обратимый потенциал водородного электрода в нейтральном 1 M растворе NaCl при 25C и Р(H2)= 1 атм.

Решение:

В нейтральном растворе pH = - lgaH+ = 7, 0. Подставляем это значение в уравнение потенциала водородного электрода, учитывая, что Р(H2)= 1 атм.:

= RT/F 2, 303 lgaH+ = - 0, 0591 7, 0 = - 0, 414 В.

 

Пример 4. Определить, возможна ли коррозия железа в воде при pH=7.0 и 25C за счёт водородной деполяризации. В этих условиях произведение растворимости Fe(OH)2равно 1, 65 10-15, а для воды Кв = 1, 008 10-14.

Решение:

Сопоставим обратимые потенциалы железа и водородного электрода при данных условиях.

Активность образующихся при растворении железа ионов Fe2+в воде:

aFe2+= L Fe(OH)2/(aOH-)2= 1, 65 10-15/1, 008 10-14= 0, 164.

Тогда обратимый потенциал железа:

(Fe)= (Fe)+ RT/2F 2, 303 lgaFe2+ = - 0, 44 + 0, 0591/2 lg0, 164 = - 0, 463 В.

Потенциал катодного процесса водородной деполяризации, т.е. обратимый потенциал водородного электрода, в рассматриваемых условиях равен:

(H)= RT/F 2, 303 lg(aH+/(PH2)0, 5),

причём lgaH+ = -pH = -7, 0, а PH2= 5 10-7атм, т.к. воздух содержит по объёму 5 10-7% водорода.

Тогда получаем: ___ ______

(H)= 0, 0591 (lgaH+ - lgРH2) = 0, 0591 (-7 - lg5 10-7) = -0, 228 В.

Так как (Fe)= -0, 463 < = -0, 228, то коррозия железа с водородной деполяризацией в рассматриваемых условиях термодинамически возможна.

 

Пример 5.. Рассчитать концентрационную поляризацию анода при электролизе 0, 1 M водного раствора AgNO3с серебряным анодом при t = 18C и i к= i а= 1 мА/см2, если известно, что в рассматриваемых условиях коэффициент активности ионов серебра = 0, 731, эквивалентная электропроводность иона серебра = 44 Ом-1см2, а число переноса аниона NO3-n-= (1 - n+) = 0, 526. Эффективную толщину диффузионного слоя принимаем равной 0, 075 см.

Решение:

Рассчитываем концентрационную поляризацию анода по уравнению:

а= RT/nF 2, 303 lg(1 + i а/ i d)

Предельная катодная плотность тока

i d= kd n F/(1 - n+).,

а коэффициент диффузии разряжающихся на катоде ионов серебра

kd= RT/nF2.

Активность ионов серебра:

aAg+ = m/1000 = 0, 1 0, 731/1000 = 7, 31 10-5.

Тогда предельная плотность катодного тока

i d= 44 8, 313 291 7, 31 10-5/ 96500 0, 075 0, 526=

= 0, 002 А/см2= 2 мА/см2.

Рассчитываем концентрационную поляризацию анода:

а= 0, 0577 lg(1 + 1/2) = 0, 0102 В = 10, 2 мВ.

 

Пример 6. Рассчитать объёмный, массовый и токовый показатели коррозии магния в 0, 5N растворе NaCl. Размеры образца 20х20х0, 5мм, полное погружение, t = 25C, Р = 760 мм.рт.ст. За 100 часов испытаний выделилось 330, 1см3водорода. Упругость водяного пара в рассматриваемых условиях p(H2O)= 23, 8 мм.рт.ст.

Решение:

Полная поверхность образца:

S = (2 2) 2 + (0, 05 2) 4 = 8, 4см2.

Приближённая величина объёмногo показателя коррозии (без приведения объёма выделившегося водорода к нормальным условиям):

Kоб.H2= V/S = 330, 1/8, 4 100 = 0, 393см3/см2ч.

Учтём поправки на температуру и давление (T = 273+25 = 298 K):

Kоб.H2= V 273 (P - p(H2O))/S T 760 =

= 330, 1 273 (760 - 23, 8)/8, 4 100 298 760= 0, 349см3/см2ч.

Рассчитываем массовый показатель коррозии по уравнению:

Km-= Kоб.H2 A(Mg)/n 0, 8917

Атомная масса магния A(Mg)= 24, 32, заряд ионов Mg n=2, тогда

Km-= 0, 349 24, 32 0, 8917/2 = 3, 784 г/м2ч.

Токовый показатель коррозии рассчитываем по уравнению:

i = Kоб.H2 2, 3896 10-3= 8, 34 10-4А/см2= 0, 834 мА/см2.

 

Пример 7. Дать на основании данных таблицы 5.1. характеристику склонности к межкристаллитной коррозии образцов стали при кипечении в 65 % HNO3.

Таблица 5.1.

 

образец средний глубинный показатель коррозии в мм/год  
  по потере массы, П1 по электросопротивлению, П2
  0, 290 0, 274
  0, 744 1, 280
  1, 673 6, 310
  1, 853 17, 680
       

Решение:

Рассчитаем отношение глубинных показателей коррозии для всех образцов:

1) П1/ П2= 0, 274 / 0, 290 1, 0

2) П1/ П2= 1, 280 / 0, 744 = 1, 7

3) П1/ П2= 6, 310 / 1, 673= 3, 8

4) П1/ П2= 17, 680 / 1, 853= 9, 5

Полученные результаты указывают на то, что образец 1 не склонен к МКК, образец 2 склонен к МКК, а образцы 3 и 4 весьма склонны к МКК.

 

Пример 8. Изменение массы образца стали за 5 часов травления в 15 % растворе HCI составило m0= 0, 15 г/м2. При добавлении в тот же раствор 0, 5 % замедлителя " Уникол" изменение массы идет во времени по линейному закону и за 50 часов составило m1= 0, 10 г/м2. Рассчитайте защитное действие ингибитора за время травления 5часов.

Решение:

Так как в присутствии замедлителя растворение идет по линейному закону, то за 5 часов изменение массы составит:

m = m1 5 / 50= 0, 01 г/м2.

Тогда защитное действие ингибитора:

Z = (К0- К)/К0100 = (m0- m)/ m0 100 = (0, 15 - 0, 01)/0, 15 100 = 93 %

 

Пример 9. Определить выход по току при цинковании стальной пластинки размером 100 250 1 мм. Плотность тока i к= 1 А/дм2, в течении 30 мин. выделилось 2, 87 г. цинка.

Решение:

Рассчитаем выход по току по формуле:

= g 26, 8 / I (A/n)

где А = 65, 38 (атомная масса Zn), n=2 (валентность Zn).

Учитывая, что

I = i к S = 0, 01 [(25 10 2) + (25 2 + 10 2) 0, 1] =

= 507 см2 0, 01 А/см2 = 5, 07 А,

получаем:

= 2, 87 26, 8 / 5, 07 0, 5 (65, 38/2) = 0, 928 или = 92, 8 %.

 

Пример 10. Вычислить масссовый процент Cr в сплаве Fe-Cr, соответствующем 6-ой границе устойчивости, т.е. содержащем 6/8 атомных долей Cr.

Решение:

Атомная масса железа равен 55, 85, а хрома 52, 01. Воспользуемся системой уравнений:

х + у = 100

х / а + у / b = (8 - n) / 8

n / 8 = (8 - n) / n,

где в нашем случае: n = 6, a = 55, 85, b = 52, 01, тогда

(100 - у) / 55, 85 у / 52, 01 = (8 - 6) / 6.= 1/3,

откуда у = 73, 6, т.е. в сплаве содержится 73, 6 % Cr.

 

Пример 11. Рассчитать катодную защиту стальной водонапорной трубы диаметром d = 500 мм и длиной L = 30 м. Удельное электрическое сопротивление воды принять равным = 20 Омм, минимальную защитную плотность тока i = 140 mА/м2.

В качестве анода взять круглый алюминиевый стержень, расположенный в центре трубы по всей её длине. Среднюю массу металла, уносимого током силой 1 А в течении 1 года для алюминия принять равной g i = 2, 9 кг/А год. Плотность алюминия = 2700 кг/м3. Коэффициент запаса принять равным k = 1, 5. Работу анода рассчитать на 5 лет.

Решение:

Площадь поверхности водонапорной трубы:

S = d l = 3, 14 0, 5 30 = 47, 2 м.

Для защиты этой поверхности требуется ток:

I з= i к S = 140 47, 2 = 6608 mА = 6, 608 А.

Требуемая масса металла анода:

g = k g i I = 1, 5 2, 9 5 6, 608 = 143, 8 кг.

Диаметр заготовки анода:

_____________ _________________________

dа= 2 g/(L) = 2 143, 8/(3, 14 30 2700) = 0, 048 м = 50 мм.

Сопротивление растеканию анода:

Rа= [ / (2 L) ] ln(4L/d)=

= 20 2, 303 / (2 3, 14 30) ln(4 30/0, 05) = 0, 23 Ом.

Сопротивление среды:

R= l / (2 d h),

где l - среднее расстояние между анодом и защищаемой поверхностью; d- средний диаметр общего сечения среды вокруг анода, в нашем случае

d= (d+dа)/2 = (0, 500 + 0, 050)/2 = 0, 275 м;

h = l - высота сечения среды вокруг анода.

Т.е. R= 20 0, 0225 / (2 3, 14 0, 275 30) = 0, 085 Ом.

Тогда общее сопротивление защиты: Rобщ.= Rа+ R= 0, 23 + 0, 085 = 0, 315 Ом.

Требуемое напряжение источника тока:

Eист.= I з Rобщ.= 6, 608 0, 315 = 2, 082 В.

Мощность установки:

W = Eист. I з = 2, 082 6, 608 = 13, 758 Вт.

 

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 6502. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит...

Кран машиниста усл. № 394 – назначение и устройство Кран машиниста условный номер 394 предназначен для управления тормозами поезда...

Приложение Г: Особенности заполнение справки формы ву-45   После выполнения полного опробования тормозов, а так же после сокращенного, если предварительно на станции было произведено полное опробование тормозов состава от стационарной установки с автоматической регистрацией параметров или без...

Влияние первой русской революции 1905-1907 гг. на Казахстан. Революция в России (1905-1907 гг.), дала первый толчок политическому пробуждению трудящихся Казахстана, развитию национально-освободительного рабочего движения против гнета. В Казахстане, находившемся далеко от политических центров Российской империи...

Виды сухожильных швов После выделения культи сухожилия и эвакуации гематомы приступают к восстановлению целостности сухожилия...

КОНСТРУКЦИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ВАГОНА Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колес. Согласно ГОСТ 4835-2006* устанавливаются типы колесных пар для грузовых вагонов с осями РУ1Ш и РВ2Ш и колесами диаметром по кругу катания 957 мм. Номинальный диаметр колеса – 950 мм...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия