problemas tema corrosion, Ejercicios de Ingeniería Industrial. Universidad Rey Juan Carlos (URJC)
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Asignatura: Ciencia e ingeniería de los materiales, Profesor: Sonia Sonia, Carrera: Ingeniería en Organización Industrial, Universidad: URJC
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Problemas Corrosión 2015-16

CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES

HOJA DE PROBLEMAS DE CORROSIÓN

1) Justificar si es posible reducción de cobre con: a) aluminio metálico y b) con Cl2 gaseoso.

Indicar que reacción está más favorecida si la concentración de Cu2+ en disolución es de 10- 6 M.

Datos: E Cu2+/Cu = 0,34 V; E Al3+/Al = -1,66V; E Cl2/Cl- = 1,36 V

2) Indique si las siguientes reacciones ocurren espontáneamente o no y calcule el potencial de

las pilas:

a) Cr3+ + Cu → Cr + Cu2+ b) Pd2+ + Zn → Pd + Zn2+ c) Fe2+ + Pd → Fe + Pd2+

Datos: E Cu2+/Cu = 0,34 V; E Cr3+/Cr = -0,74V; E Pd2+/Pd = 0,95V; E Zn2+/Zn = -0,75 V; E Fe2+/Fe = -0,44 V

3) En un vaso de precipitado que contiene una solución de CuSO4 (ac) 1,0 M, se introduce un clavo de hierro metálico. En otro vaso de precipitado que contiene una solución 1 M de FeSO4 (ac) se introduce una lámina de Cu. ¿Se observará deposición de Cu metálico sobre el clavo de Fe o de Fe metálico sobre la lámina de Cu?

Datos: E Cu2+/Cu = 0,34 V; E Fe2+/Fe = -0,44 V

4) ¿Cuál de los siguientes metales reducirían al zinc de una solución acuosa de sulfato de zinc? a) Cobre; b) Hierro; c) Plomo; d) Magnesio y e) Plata.

Datos: Eº Zn+2/Zn = - 0,76 V; Eº Cu+2/Cu = 0,34V; Eº Fe+2/Fe = -0,44 V; Eº Pb+2/Pb =- 0,13 V; Eº Mg+2/Mg = - 2,37 V; Eº Ag+/Ag = 0,80 V

5) Calcúlese el tiempo que se necesitará para depositar 10 gramos de cadmio en el cátodo, en una electrólisis de una solución de sulfato de cadmio, empleando una corriente constante de 2,5 A. ¿Qué gas y qué volumen del mismo en condiciones normales se desprenderá en el ánodo en el mismo tiempo?

Datos: P.at. Cd = 112,4 g/mol; P.M O2 = 112,4 g/mol; F= 96500 C/mol

6) Una pila galvánica consta de un electrodo de cinc en una disolución de 1 M de ZnSO4 y otro de níquel en una disolución de NiSO4 de concentración 1 M. Ambas disoluciones están separadas por un tabique poroso para impedir que se mezclen. Un cable externo unido a un interruptor conecta ambos electrodos. Justo cuando el interruptor se cierra:

a) ¿Cuáles son las semirreacciones de la pila? b) ¿En qué electrodo se produce la oxidación? c) ¿Qué electrodo constituye el ánodo de la pila? d) ¿Qué electrodo se corroe? e) ¿Cuál es la f.e.m. de la pila en el momento de la corrosión?

CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES

7) La mitad de una pila galvánica consiste en un electrodo de níquel puro en una disolución

de iones Ni2+; la otra mitad es un electrodo de cadmio sumergido en una disolución de Cd2+.

a) Si la pila es estándar, escriba la reacción total espontánea y calcule el voltaje generado

b) Calcule el potencial de la pila a 25°C sí las concentraciones de Cd2+ y Ni2+ con 0,5 y 10-3 M, respectivamente. ¿Es el sentido de la reacción espontánea el mismo del de la pila estándar?

8) Escriba las reacciones anódicas y catódicas para las siguientes condiciones electrodo-

electrolito. Utilizar los datos recogidos en la tabla de potenciales de reducción.

a) Electrodos de cobre y cinc en una solución de CuSO4. b) Un electrodo de cobre sumergido en una solución de agua aireada. c) Un electrodo de hierro sumergido en una solución de agua aireada. d) Electrodos de magnesio y de hierro en una disolución aireada al 1% de NaCl.

Sistema Potencial de reducción estándar (V) a 25°C O2/OH- Cu2+/Cu H+/H2

Fe2+/Fe Zn2+/Zn Mg2+/Mg

+0,401 +0,337 0,000 -0,440 -0,763 -2,363

9) Considere una pila galvánica de magnesio-hierro formada por un electrodo de magnesio y uno

de hierro en una disolución aireada al 1% de NaCl. Ambos electrodos de 1 cm2 están conectados por un hilo de cobre y el sistema está a 30 ºC. Determinar:

a) La reacción anódica y catódica b) Que electrodo se corroe y en qué dirección fluyen los electrones c) Determine la fuerza electromotriz de la pila

d) Calcular la velocidad de corrosión en mm/año si la resistencia del electrolito es de 150 Ω Datos: Pat (Fe) = 55, 84 g/mol; ρ (Fe) = 7,8 g/cm-3; Pat (Mg)=24,30 g/mol; ρ (Mg) = 1,74 g/cm-3

Sistema Potencial de reducción estándar (V), a 25 ºC O2/OH- H+/H2

Fe2+/Fe Mg2+/Mg Na+/Na

+ 0,401 0,000 - 0,440 - 2,363 - 2,714

CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES

10) Un extremo de un alambre de Fe está introducido en un electrolito de iones Fe2+ 0,02 M

y el otro en un electrolito de iones Fe2+ 0,005 M. Los dos electrolitos están separados por una membrana porosa.

a) ¿Qué extremo del alambre se corroe? b) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los dos extremos del alambre justo en el

momento de introducirse en los correspondientes electrolitos?

11) Se deposita cobre sobre un lado de un cátodo de 1 cm x cm utilizando una corriente de 10 A. Calcular: a) el peso de cobre depositado por hora y b) el tiempo requerido para hacer una lámina de 0,1 cm de espesor.

Datos: MCu= 63,546 g/mol; ρCu= 8,96 g/cm3

12) Supóngase que en una pila de corrosión compuesta por cobre y cinc, la densidad de corriente en el cátodo es de 0.05 A/cm2. El área de ambos electrodos es de 100 cm2. Calcular: a) la intensidad de corriente de corrosión, b) la densidad de corriente en el ánodo, c) la pérdida de cinc por hora y d) el cobre depositado por hora.

Datos: MCu= 63,546 g/mol; MZn= 65,37 g/mol

13) Una tubería de cobre, cuya resistividad es de 100 Ω, sufre ataque por la formación de una pila de concentración al pasar de una concentración de cobre de 2.10-2 M a 10-3 M. ¿Cuál es la velocidad de corrosión en g/año?

Datos: E0 (Cu2+/ Cu0) = 0,337 V; P.at. (Cu) = 63,55 g/mol

14) Un tanque cilíndrico de acero suave de 1 m de altura y 50 cm de diámetro contiene agua aireada hasta un nivel de 60 cm y muestra una pérdida de peso debida a la corrosión de 304 g, después de 2 semanas. Calcular: a) la corriente de corrosión; b) la densidad de corriente implicada en la corrosión del tanque. Supóngase corrosión uniforme sobre la superficie interior del tanque y que el acero se corroe igual que el hierro

15) Una muestra de 1 cm2 de níquel de 99,94% en peso y de 0,75 mm de espesor, es

oxidada en oxígeno a 1 atmósfera de presión a 600 °C. Después de 2 horas, la muestra presenta una ganancia de peso de 70µg/cm2. Si el material presenta un comportamiento a corrosión parabólico ¿cuál será la ganancia en peso después de 10 horas?

16) Una aleación de níquel posee un recubrimiento de óxido de 100 nm de grosor en el

instante t igual a cero, al ser colocada en un horno oxidante a 600°C. Después de una hora, el recubrimiento ha crecido hasta un grosor de 200 nm. ¿Cuál será el grosor al cabo de un día, suponiendo una ley de oxidación parabólica?

17) Calcular la relación de Pilling-Bedworth para la oxidación de aluminio a Al2O3. La

densidad del aluminio es 2,70 g/cm3 y la del óxido 3,70 g/cm3

Datos: MAl= 27 g/mol, MO=16 g/mol

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