腐蚀习题集-研究生

《金属腐蚀与防护》课程习题集

1.低碳钢在海水中的腐蚀速度为0.4440 g/m2⋅h，试换算成mm/a表示的深度指标，并

计算电流密度。设ρFe = 7.8 g/cm3。

（参考答案：V L = 0.500mm/a，i a = 4.26 ⨯ 10-5A/cm2）

2.常用的评定金属均匀腐蚀速度的方法有哪几种？如何进行相互之间的单位换算？

为什么这些方法不适用于局部腐蚀？

3.20#碳钢试片规格为25⨯30⨯3mm，悬挂小孔径3mm，浸在25o C的自来水中，试验

前试片重17.0858 g，浸泡10天后取出，清除腐蚀产物后称重为16.9988 g，问：试片年腐蚀率多少（mm/a）？若用该材质制作盛水储罐，假定使用期20年，壁厚至少要多厚？设ρFe = 7.8 g/cm3。

（参考答案：4.40mm）

4.测得铁在H2SO4中的腐蚀电流密度i a = 1 ⨯ 10-5A/cm2，试将其换算成重量表示法及

深度表示法的腐蚀速度。已知铁的摩尔质量为55.84 g，ρFe = 7.8 g/cm3。

（参考答案：V- = 0.104 g/m2⋅h，V L = 0.177mm/a）

5.有一锌样品表面积为30 cm2，重量为21.4261 g，在400o C高温空气中氧化180小时

后重量为21.4279 g，已知ρZn = 7.14 g/cm3。试求：V-、V+、V L。

（参考答案：V+ = 3.33⨯ 10-3 g/m2⋅h，V- = 1.35 ⨯ 10-2 g/m2⋅h，V L = 1.656⨯ 10-2 mm/a）

6.什么是金属的腐蚀？举例说明金属腐蚀与防护的重要性。

7.什么是化学腐蚀和电化学腐蚀？举例说明。

8.按腐蚀形态分，金属腐蚀可分为哪些类型？

9.在25︒C、1atm下，计算铁电极Fe2+/Fe在标准状况下的氢标电位(αH+ =1，αFe2+ = 1)，

已知μFe2+= -84935.2 J/mol。

（参考答案：ϕ︒Fe2+/Fe = -0.440V ）

10.求25︒C时下列电池中，正负极的电极电位各为多少伏？电池电动势有多大？

Pt∣Pb∣Pb2+（α = 0.02）∣∣Cl-（α = 0.1）∣Cl2（1atm）∣Pt

已知ϕ︒Pb2+/Pb = -0.126V，ϕ︒Cl2/Cl-= 1.359V

（参考答案：E = 1.593V）

11.写出能斯特公式的一般表达式及推导，它的适用范围，公式中各系数的含义。

12.下列电池中，哪个电极发生氧化反应？哪个电极发生还原反应？

Ag，AgBr∣Br-（α = 0.001）∣∣Cl-（α = 0.01）∣AgCl，Ag

= 0.095V，ϕ︒Ag，AgCl/Cl-= 0.2224V

其ϕ︒Ag

，AgBr/Br-

（参考答案：左边发生氧化反应）

13.如何根据腐蚀反应自由能变化(∆G)T,P判断金属腐蚀发生的可能性？

14.如何根据电极电位判断金属腐蚀发生的可能性？

15.试确定25︒C时，铁在中性的水中是否有可能发生析氢腐蚀？已知：Fe(OH)2的溶度

积为1.65 ⨯ 10-15，空气中P H2 = 5.065 ⨯ 10-5 kPa，ϕ︒Fe2+/Fe = -0.440V，水的离子积为1.008 ⨯ 10-14。

（参考答案：可发生）

16.某一循环冷却水系统采用碳钢冷却管。当循环冷却水中含有1 ⨯10-5 mol/L的Cu2+

时，会否在碳钢管上析出Cu？

（参考答案：会）

17.什么是腐蚀原电池？其基本组成是什么？腐蚀原电池有哪几种类型？

18.什么是微观腐蚀电池和宏观腐蚀电池？分别是如何形成的？

19.什么是电化学腐蚀的次生过程？

20.电位-pH图构成的基本原理是什么？

21.电位-pH图中点、线、面的含义是什么？

22.根据Fe-H2O体系电位-pH图，处于腐蚀区的Fe可采取哪几种方法防止被腐蚀？

23.什么是实验电位-pH图？它对腐蚀研究有何意义？

24.什么是极化？去极化？它们在腐蚀与防护研究中有何意义？产生极化的原因有哪

些?

25.如图2-1所示，锌铜电极面积均为5cm2，线路内电阻

120Ω，外电阻110Ω。断路时，两电极电位值分别为：

ϕCu = 0.05V，ϕZn = -0.76V。问：电路刚接通瞬间电流

密度有多大？它是测得的稳定值200μA的多少倍？并

求出电路稳定时的电池的总极化值。

图2-1 铜锌原电池示意图

(注：∆ϕ总 = ∆ϕa + |∆ϕk | )

（参考答案：7.043 ⨯ 10-4A/cm 2；17.6倍；0.764V ）

26. 什么是浓度极化？产生原因是什么？

27. 什么是极限扩散电流密度？它受那些因素影响？

28. 什么是活化极化？产生原因是什么？

29. 电极电位的变化对电荷传递步骤会产生什么影响？其影响的实质是什么？

30. 试计算18o C 时，用1mA/cm 2的电流密度在银电极上电解0.1mol/L 的AgNO 3水溶

液时的阴极浓度极化过电位值。已知|i d | = 2 mA/cm 2。

（参考答案：|η| = 0.017V ）

31. 在pH=1的除氧H 2SO 4中对铂电极进行阴极极化，测得下列数据，求氢离子在铂电

极上放电的b 、i 0值。

i （A/cm 2） ϕ（V ）

1 -0.01 -0.334

2 -0.1 -0.364

（参考答案：b=0.03V ；i 0 =6.81 ⨯ 10-12 A/cm 2）

32. 电化学极化与交换电流密度i 0大小有何关系？

33. 在酸性介质中测得下述金属电极上阳极过电位的数据满足Tafel 关系：|η|=a+blg |i |，

a 、

b 值分别为

Cu Pb Hg

a （V ） 0.87 1.56 1.40

b （V ） 0.120 0.110 0.118

求在Cu 、Pb 、Hg 上的反应传递系数α、β和交换电流密度i 0。（设n=1）

（参考答案：i 0Cu = 5.62 ⨯ 10-8 A/cm 2；i 0Pb = 6.58⨯ 10-15 A/cm 2；i 0Hg = 1.37 ⨯ 10-12

A/cm 2）

34. 说明a i 、k i 、0i 、a i 、k i 之间的关系。

35. 计算锌在20o C 、3%的NaCl 溶液中的最大腐蚀速度（以mm/a 表示）。已知氧在该

介质中浓度为2.25 ⨯ 10-7 mol/cm 3，扩散层厚度为7.5 ⨯ 10-2 cm ，氧扩散系数D=1.95 ⨯ 10-5 cm 2/s ，ρZn = 7.2 g/cm 3。 （参考答案：V L = 0.333mm/a ）