pH对钢铁吸氧腐蚀影响论文

pH对钢铁吸氧腐蚀的影响

【摘要】本文中的钢铁的吸氧腐蚀实验是高中化学教材”化学反应原理”中的一个演示实验，在课题研究中，主要通过观察不同ph的溶液对钢铁腐蚀速率的影响，来确定教学实验中最适宜的ph 值。

【关键词】教学实验ph值吸氧腐蚀

1．前言

在《普通高中化学课程标准（实验）》中，”化学反应原理”选修模块对教学的要求是”能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。”在该部分内容的教学，教师一般采用实验的形式呈现给学生。这一部分内容是高中化学教材”化学反应原理”中的一个实验，人教版中作为教师演示实验，是将铁钉用饱和食盐水浸泡后进行实验的，但是至少要等待10分钟甚至更长时间才能观察到水柱上升。苏教版中则是作为学生的探究实验，而与人教版的不同在于，苏教版在铁粉中掺入少量炭粉，混合均匀后用氯化钠溶液浸泡，再使之发生无数微小的原电池反应的条件下进行吸氧腐蚀，进而观察因为氧气在腐蚀中被消耗后产生水柱的上升，但是苏教版教材中的实验同样也需要较长的时间才能观察到现象。在课堂上等待这样长的时间才能观察到实验现象，无论是作为教师演示实验还是学生探究实验，显然都是不恰当。因此，选择合适的ph值，使实验能够在较短的时间内完成，成了在该实验教学过程中存在的一个问题。

2.实验部分

2.1实验原理

（1）钢铁表面形成水膜酸性较强时，发生析氢腐蚀的电化学反应如下：

负极（fe）：fe=fe2++2e-

正极：2h++2e-=h2

电池反应：fe+2h2o=fe(oh)2+h2↑

由于有氢气放出，所以称之为析氢腐蚀。

（2）钢铁表面形成水膜酸性较弱时发生吸氧腐蚀的电化学反应如下：

负极（fe）：fe=fe2++2e-

正极：o2+2h2o+4e-=4oh-

电池反应：2fe+o2+2h2o=2fe(oh)2

由于反应过程吸收氧气，所以也叫吸氧腐蚀。

析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的 fe(oh)2均可被氧所氧化，生成

fe(oh)3 ：4fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)3

2.2实验方案：

1、配制1mol/l nacl溶液，添加1mol/l盐酸溶液，调节不同ph。

2、混合铁粉、碳粉在研钵中研磨，使其充分混合。

3、如图连接仪器，检漏。

4、在u型导管中加入一定量的水，保证左右水面齐平。

5、将混合粉末加入具嘴试管底部，将不同ph值的nacl溶液滴入试管中，观察在不同时间的u型导管中水面的上下移动，同时记录时间。

3.结果与讨论

本实验主要选取采用ph=1、2、3、4、5、6、7的nacl溶液，通过观察u型管液面的高低来确定钢铁腐蚀的主要表现形式。当

ph=1时，u型管的右管液面在反应开始后不断升高，有关数据如下：ph=1时间

/min00.652.6857.259.2812.0115.4319.1725.3233.13 管长

/mm-83-85-90-95-100-105-110-115-120-125-130当ph=2时，u型管的左管液面在反应开始后不断升高，有关数据如下：ph=2时间/min00.56.812.7521.832.536.23管长

/mm77798184858890时间

/min46.5757.0770.9278.6593.73115.6189.67管长

/mm9295100100105110125当ph=3时，u型管左管液面在开始时上升，但随着反应进行左管液面有一段时间呈下降趋势，随后不断上升，有关数据如下：

ph=3时间/min08.412.5724.9352.8359.0270.13管长

/mm77858380828581时间

/min77.2783.4299.03110.15124.18137.23148.2管长

/mm85909092949695当ph=4时，u型管左管液面随着反应进行上下波动，有关数据如下：

ph=4时间/min00.535.537.6224.2234.8755.45管长

/mm77838483828582时间/min67.8677.8986.0996.52121.44198.67管长/mm808283848281 当ph=5时，u型管的左管液面在反应开始后不断升高，有关数据如下：

ph=5时间/min00.481.383.024.67.079.67管长

/mm7780859095100105时间/min11.7616.6818.8322.626.7231.83管长/mm110115120125130135 当ph=6时，u型管的左管液面在反应开始后同样不断升高，但反应时间较长，有关数据如下：ph=6时间/min03.1521.9754.4278.6599.78123.64150.43管长/mm778285879095100105当ph=7时，u型管的左管液面在反应开始后不断升高，有关数据如下：

ph=7时间/min02.112.0829.2849.1371.1393.93121.7管长

/mm7785909510005110115根据以上7张表，可以得到下图：从上图可以观察到，当ph=1时，随着反应的进行，u型管右管液面不断上升，说明随着时间的推移，反应产生的h2的量不断增加，h2产生的速度远远大于o2的吸收速度，吸氧腐蚀不是该反应的主要表现形式。当ph=2时，u型管左管液面上升，o2的吸收速度大于h2的产生速度，吸氧腐蚀与析氢腐蚀在整个反应过程中的反应速率大致固定，可以观察到氧气被吸收现象，但是反应周期较长，切现象较不明显。当ph=3时，在反应开始阶段，氧气的吸收要大于氢气的产生，随着反应的进行，析氢腐蚀产生的氢气逐渐大于整个反应中吸收的氧气，对氧气吸收现象的观察有很大的影响。