腐蚀电化学典型习题讲解

−3 −2
2）当外电流作用下，阴极极化到-0.82V（S.H.E） ）当外电流作用下，阴极极化到 （ ）
+ 对于 2 H + 2e
H 2 仍属于强阴极极化
ik = i exp[
0 H2
α nFηk , H
RT A ⋅ cm
−0.0591 + 0.82 ] = 10 × exp 0.0514
（8.15×10-3 A/cm2 , 2.73×10-2 A/cm2 ） × ×
腐蚀体系
M + 2e
2 H + 2e
+
2+
M
H2
1
2
φe, M = φ
2
0 e,M

2.3RT + lg α M 2+ = −0.76 − 0.0591 = −0.819V 2F
φe, H = −0.0591 pH = −0.0591 V
1）当外电流作用下，阴极极化到-0.78V（S.H.E） ）当外电流作用下，阴极极化到 （ ）
+ 对于 2 H + 2e
H 2 属于强阴极极化
ik = i exp[
0 H2
α nFηk , H
RT −0.0591 + 0.78 −8 = 10 × exp 0.0514
−2 −2
2.3RT ik 0.0591 10−4 ηk = lg 0 = lg −6 = 0.118V α nF i 0.5 × 2 10
RT 8.314 × 298 ia −4 ηa = 0 ia = × 0 = 1.2837 ×10 V i nF 2 × 96500 i
4、当ηH2=0.30V和ηH2=0. 01V时，分别计算酸性溶液 、 和 时 电极上的析出速度（ 表示。 中H2在Pt 电极上的析出速度（A/cm2）表示。 已知： 已知：i0=1×10-4A/cm2，α=0.5，n=1，T= 25℃ × ， ， ℃
1 −3 3 2 −8 3
= 8.91×10−3 A ⋅ cm −2
φc = φe, H
2
ic 2.3RT 0.00891 lg 0 = −0.0591 − 0.118lg − = −0.761 V −8 0.5 F iH 2 10
2.3RT ic 0.00891 = lg 0 + φe, M = 0.0591lg + ( −0.819 ) = −0.762 V iM 0.001 F
腐蚀电化学典型习题讲解
1、试求氢电极的可逆电位，设已知溶液的 、 试求氢电极的可逆电位， pH 值 等 于 7 ， 温 度 为 25℃ ， 压 力 为 ℃ 600mmHg。 。
1atm = 760mmHg
a 2.3RT 2.3RT 2 φe = φ + lg = lg aH + − lg PH 2 P 0 2F PH 2 P 0 2F
φc－氢标＝φc－参比＋φ参比－氢标
ηH
2
＝－0.63＋0.316＝－0.314 V = −0.118 − (−0.314) = 0.196 V = 0.7 + 0.1lg i
i = 9.12 ×10−6 A ⋅ cm −2 = ic
V− =
= 9.53 ×10−6 ( g ⋅ cm −2 ⋅ h −1 ) = 9.53 × 10−2 ( g ⋅ m −2 ⋅ h −1 )
]
βk =
RT RT = = 0.0514 α 2 n2 F 0.5 F
ik ≈ 1.25 × 10 A ⋅ cm
对于 M
2+
+ 2e
M
属于弱阳极极化 β a = (1 − α )n F = F = 0.0257 1 1
RT
RT
ia , M
(1 − α )nFη a , M α nFηa , M = i exp[ ] − exp[− ] RT RT −0.78 + 0.819 −0.78 + 0.819 −3 = 10 exp[ ] − exp[− ] 0.0257 0.0257
8、金属 在不含氧的酸中腐蚀，pH=1，25℃，反应 、金属M在不含氧的酸中腐蚀 在不含氧的酸中腐蚀， ， ℃ 是M + 2H+ ≒ M2++ H2。由下面给出的数据计算金 属的腐蚀速度。 属的腐蚀速度。 1) 当外电流作用下，阴极极化到 当外电流作用下，阴极极化到-0.78V（S.H.E） （ ） 时所须外电流密度是多少？ 时所须外电流密度是多少？ 2) 当阴极极化到 当阴极极化到-0.82V（S.H.E）时外电流密度是 （ ） 多少？此时金属是否腐蚀？ 多少？此时金属是否腐蚀？ 已知： 已知： 对于M：φe0= -0.76V(S.H.E)， aM2+ =10-2M， 对于 ： ， ， iM0=10-3A/cm2， n=2， α=0.5 ， 对于H 对于 2：iH20=10-8A/cm2，n=1, α=0.5
−8
≈ 2.7 ×10
对于
−2
−2
M 2+ + 2e
M
说明什么？ 说明什么？
ia , M
(1 − α )nFηa , M α nFηa , M = i exp[ ] − exp[− ] ≈ 0 RT RT
0 M
iK
ik = 2.7 ×10 A ⋅ cm
−2
−2
3）当腐蚀体系处于自然状态 ）
∆m AIt nF A = = ic S ×t S ×t n× F 56 g = × 9.12 × 10−6 ( A ⋅ cm −2 ) 2 × 26.8 ( A ⋅ h )
V − × 24 × 365 V − ( g.m −2 .h −1 ) × 8.76 VL = ×10 = mm y 2 −3 100 × ρ ρ ( g.cm ) 9.53 ×10−2 × 8.76 = mm y = 0.107 mm y 7.8
M 2+ + 2e
M
0 e,M
1
φe, M = φ
2 H + + 2e
2.3RT + lg α M 2+ = −0.76 − 0.0591 = −0.819V 2F
2
H2
φe, H = −0.0591 pH = −0.0591 V
2
在开路条件下， 在开路条件下，即未对腐蚀体系进行极化时 对阳极过程
id id 2.3RT 2.3RT ηd = lg( )= lg( ) nF id − ik F id − ik id = 0.0591× lg( ) = 0.0591× lg( 1.8 ) = 0.02V id − ik 1.8 − 1
0.01×103 mol / m3 id = nFD = 96500 × 9.5 ×10−10 × δ 5 ×10−4 m = 1.8335 A m −2 c0
1) 当ηH2=0. 30V 满足强极化条件
2.3RT ik ηk = lg 0 α nF i
2.3RT = 0.0591 F
2.3 RT α nF
−2
ηk
ik = i × 10
0
= 10 × 10
−2
−4
0.3 0.118
≈ 3.45 × 10 A cm
2) 当ηH2=0. 01V 满足线性极化条件
M 2+ + 2e
M
(1 − α M )nM Fη a , M RT
H2
净阳极电流 i = i = i 0 exp[ c a M 对阴极过程
βa βa + βk βk βa + βk φ e , H 2 −φe ,M
M 2+ + 2e
2 H + + 2e
M
H2
(1)
(2)
0 ic = (iM )
0 (iH 2 )
e
βa + βk
0.819 − 0.0591 = (10 ) (10 ) exp 0.077 = 0.1× 4.68 ×10−6 × 2.7189.87 = 0.1× 4.68 × 10−6 × 1.93 × 104
O2 + 2 H 2O + 4e O2 + 4 H + + 4e 4 OH − 2 H 2O
φe,O = φ
0 e ,O
PO2 RT + ln 4 4 F aOH −
φe,O = φ
ϕe = 1.229 +
0 e ,O
RT 4 + ln PO2 aH + 4F
0.0591 ϕe = 0.401 + lgPO2 + 0.0591pH 4 = 0.401 + 0.0148 × lg 0.21 + 0.0591× 7 = 0.401 − 0.01 + 0.4137 = 0.805V
RT ηk = i 0 k nFi
0 −4
RT = 0.0257 F
i 10 ik = ηk = × 0.01 RT nF 0.0257
= 3.89 ×10 A cm
−5
−2
软钢在25 25℃ pH=2 5. 软钢在 25℃ ， pH=2 的去氧溶液中测得的腐蚀 电位为- 63V 相对饱和硫酸铜电极， 电位为 -0.63V （ 相对饱和硫酸铜电极 ， 饱和 Cu/CuSO4电极相对氢标电极为0 316V Cu/CuSO4电极相对氢标电极为0.316V）。在软 钢上氢的过电压服从公式η 钢上氢的过电压服从公式 ηH2 = 0.7+0.1logi 单位为安培/ （ i 单位为安培 / 厘米 2 ） 。 假设阴阳极面积相 即均为钢表面积，求腐蚀速率为多少mm/y mm/y？ 同，即均为钢表面积，求腐蚀速率为多少mm/y？ 2 aH + 2.3RT 0 φe, H = φe, H + lg = −0.0591 pH = −0.118 V 0 2F PH 2 P