腐蚀电化学原理、方法与应用-教学课件

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2024年度高中化学PPT金属的电化学腐蚀

2024年度高中化学PPT金属的电化学腐蚀
成本较高:与单一保护法相比,复合保护法的设备和维 护成本较高。
14
04
实验设计与操作技巧指 导
CHAPTER
2024/3/24
15
实验目的和原理阐述
实验目的
探究金属在电解质溶液中的电化学腐蚀现象。
2024/3/24
了解金属腐蚀的机理和影响因素。
16
实验目的和原理阐述
• 掌握电化学腐蚀实验的基本操作和技能。
2. 将金属片浸入电解质溶液中,并连接电流表和导线。
2024/3/24
19
实验步骤和注意事项说明
3. 观察并记录实验现象,如金 属片表面的变化、电流表的读 数等。
2024/3/24
4. 改变实验条件,如更换不同 种类的金属片或改变电解质溶 液的浓度,重复进行实验。
5. 对实验数据进行整理和分析, 得出结论。
2024/3/24
24
数据记录、结果分析和讨论
• 分析改变实验条件对实验结果的影响,如电解质溶液浓度、 温度等因素对金属腐蚀的影响。
2024/3/24
25
数据记录、结果分析和讨论
讨论
2024/3/24
讨论金属电化学腐蚀的机理和影响因素,如金 属表面的电位差、电解质溶液的组成和浓度等。
探讨防止和控制金属电化学腐蚀的方法和措施, 如涂层保护、电化学保护等技术的应用和发展 前景。
2024/3/24
30
06
总结回顾与拓展延伸
CHAPTER
2024/3/24
31
关键知识点总结回顾
金属电化学腐蚀的定义和原理
金属在电解质溶液中,由于电化学作用而引起的破坏。其原理是金属 表面与电解质溶液发生原电池反应,导致金属溶解和腐蚀。

电化学腐蚀的原理PPT课件

电化学腐蚀的原理PPT课件
(2)水化的力量比较小
当金属与电解质溶液接触后,溶液中的一部分已水化了的金属离子将解脱水 化作用向金属表面沉积,使金属表面带正电。同时由于水化等作用,已沉积 到金属表面上的金属离子亦可重新返回到溶液中去。当上述两种过程达到动 态平衡时,结果就形成了金属表面带正电,紧靠金属表面的液层带负电的双 电层,见1-2(b)。
割的部分。
(1)阳极过程:金属溶解,以离子形式进入溶 液,并把等量电子留在金属上;
(2)电子转移过程:电子通过电路从阳极转移 到阴极;
(3)阴极过程:溶液中的氧化剂接受从阳极流 过来的电子后本身被还原。
由此可见,一个遭受腐蚀的金属的表面上至 少要同时进行两个电极反应,其中一个是金属阳 极溶解的氧化反应,另一个是氧化剂的还原反应 。
E(R/O)E0R nF TLn[[O R]]ba
特殊 E (R 条 /O ) E 件 0 0 .0: 5 L g [O 9 ]a n
注意事项
1、a 、b的值半反应式中相应的系数,一般来说,对 于稀溶液,可以直接用浓度代替活度进行计算
2、若组成氧化还原电极的某物质是固体或纯液体, 则不列入方程式,若为气体,则用分压表示,溶液 中的物质用相对浓度表示
0.7618v,带入能斯特方程得
(Zn2/Zn)(Zn2/Zn)0.05n917Vlg{{cc((氧 还化 原态 态))}}ba
0.7615V
0.05917V 2
lg
c(Zn) c
0.7615V 0.05917V lg 0.001 2
0.81V
例1.3讨论中性溶液中H+/H2的电极电势(298.15K, p(H2)=100.0kPa) pH=-lg[H+]
正电性的金属铂上能吸附氧分子或氢分子

第2章―电化学腐蚀原理(三)概要PPT课件

第2章―电化学腐蚀原理(三)概要PPT课件

2.9 耗氧腐蚀
2.9.1 发生耗氧腐蚀的必要条件与特征
特征: (1)电解质溶液中,只要有氧存在,无论在酸性、中性还是碱 性溶液中都有可能首先发生耗氧腐蚀。 (2)氧在稳态扩散时,耗氧腐蚀速度将受氧浓差极化的控制。 (3)氧的双重作用主要表现在,对于易钝化金属,可能起着腐 蚀剂作用,也可能起着阻滞剂的作用。
EC
EOe
blg1iiLC
(4)在耗氧与析氢共存时,SQG段:
iC iO2 iH2
不同金属上氧的离子化过电位
金属
Pt Au Ag Cu Fe Ni 石墨 不锈钢 Cr
电流密度ic/(mA·cm-2)
0.5
1
0.65
0.70
0.77
0.85
0.87
0.97
0.99
1.05
1.00
1.07
1.04
1.09
~2.94
2.9.4 耗氧腐蚀的影响因素: (1)溶解氧浓度的影响 (2)溶液流速的影响
氧浓度影响,电位升高
附面层厚度降低,极限 扩散电流密度增大
2.9.4 耗氧腐蚀的影响因素:
(3)盐浓度的影响 (4)温度的影响
2.9.5 耗氧腐蚀与析氢腐蚀的比较
比较项目
析氢腐蚀
耗氧腐蚀
去极化剂的性质
氢离子,可以对流、扩散和电迁移 三种方式传质,扩散系数很大
速度等于还原反应的总速度,阳极电流等于阴极电流。
金属M在溶液中的腐蚀,阳极存在如下氧化还原过程:
Fe → Fe2+ + 2e
阳极净电流: iAi1i1
含有去极化剂O的阴极发生如下氧化还原过程:
H2 → 2H+ + 2e
阴极净电流 :iCi2i2

电化学腐蚀课件(公开课课件)

电化学腐蚀课件(公开课课件)

阳极保护技术原理与实践
阳极保护原理
将被保护金属与外加电源正极相连,使其成为阳极并发生钝化 现象,从而阻止金属进一步腐蚀。
阳极保护实践
阳极保护技术适用于易钝化金属(如不锈钢、钛等)的防腐。 实施阳极保护时,需控制阳极电位在钝化区间内,避免金属发 生过钝化或活化现象。
涂层防护技术原理与实践
涂层防护原理
高温腐蚀的机理
金属在高温环境中的腐蚀主要是由于金属与高温气体中的氧化性物 质发生化学反应,导致金属表面氧化、硫化等。
影响高温腐蚀的因素
温度、气氛成分(如氧含量、硫含量等)、压力以及金属材料的种 类和表面状态等。
高温腐蚀的防护措施
采用耐高温腐蚀的合金材料、表面涂层保护、控制气氛成分等方法, 以及降低温度、减少氧化性物质含量等措施。
腐蚀电池工作原理
腐蚀电池的形成
当金属与电解质溶液接触时,由于金属表面存在电化学不均匀性,会形成许多 微小的原电池,即腐蚀电池。
腐蚀电池的工作过程
在腐蚀电池中,阳极发生氧化反应,金属溶解进入溶液;阴极发生还原反应, 氧化剂接受电子。电子通过金属从阳极流向阴极,形成电流,从而加速了金属 的腐蚀过程。
影响电化学腐蚀因素
盐类等发生化学反应,导致金属表面氧化、生锈等。
影响土壤腐蚀的因素
02
土壤的理化性质(如含水量、透气性、酸碱度等)、微生物活
动以及金属材料的种类和表面状态等。
土壤腐蚀的防护措施
03
采用耐土壤腐蚀的合金材料、阴极保护、涂覆防腐涂料等方法,
以及改善土壤环境(如降低含水量、提高酸碱度)等。
高温环境中金属腐蚀
土壤中的水分、盐分等导致管道腐蚀。
02
阴极保护系统设计
通过埋设牺牲阳极或外加电流阴极保护系统,为管道提供保护电流。

第二章 金属电化学腐蚀原理ppt课件

第二章 金属电化学腐蚀原理ppt课件
铜锌电池中锌电极,因为它是一种 较活泼的金属,电位较负,容易失 去电子而溶解成为正离子,就遭到 腐蚀;而铜的电位较正,不易失去 电子,不溶解而不腐蚀。阳极锌与 阴极金属电位差愈大,锌的腐蚀速 度愈快。如果我们将铜和锌直接接 触,并一起浸入稀硫酸水溶液中, 也将发生与上述原电池同样的反应
.
第二章 金属电化学腐蚀原理
原因:工业锌中含有铁杂质,杂质电位一般较锌的电位高,于是构成了锌 为阳极,杂质为阴极的许许多多微小.的腐蚀电池。这种腐蚀电池称为微观 腐蚀电池。
第二章 金属电化学腐蚀原理
§2.2 电化学腐蚀原理
2.2.2 腐蚀电池的电极过程 金属电化学腐蚀由下列三个过程组成: (1)阳极过程,即金属溶解: M+n·ne→Mn+ + ne (2)电子从阳极区流入阴极区, (3)阴极过程,从阳极区来的电子被去极化剂(如酸性溶液中的 氢离子或中性和碱性溶液中的溶解氧等)所吸收。 氢离子的还原反应: H++e→H H+H → H2
b. 小孔腐蚀(pitting corrosion,又称点蚀、 坑蚀):一种腐蚀集中于金属表面很小的范 围内并深入到金属内部的腐蚀形态. 。
第二章 金属电化学腐蚀原理
§2.1 腐蚀的基本概念
2.1.2 金属腐蚀的分类
2. 按腐蚀的形式分类:
2)局部腐蚀(localized corrosion)
(1)无应力条件下的腐蚀形态:
.
第二章 金属电化学腐蚀原理
§2.2 电化学腐蚀原理
2.2.3 腐蚀电池的类型
1. 宏观腐蚀电池 (2)浓差电池 同一种金属浸入同一种电解质溶液中,若局部的浓度不同,即可形成腐蚀电 池。如船舷及海洋工程结构的水线区域,在水线上面钢铁表面的水膜中含氧 量较高;在水线下面氧的溶解量较少,加上扩散慢,钢铁表面处含氧量较水 线上要低得多。含氧量高的区域,由于氧的还原作用而成为阴极,溶氧量低 的区域成为阳极而遭到腐蚀。由于溶液电阻的影响,通常严重腐蚀的部位离 开水线不远,故称水线腐蚀。

电化学腐蚀1ppt课件

电化学腐蚀1ppt课件
实例二
在桥梁防腐中,采用外加电流法对被保护钢构桥梁进行阴极保护。通过在桥梁基础部位设置辅助阳极和参比电极 ,并连接外加电源负极和正极,组成外加电流阴极保护系统。通过调整外加电源的输出电压和电流,使桥梁钢构 处于阴极保护状态。
04 表面处理技术在电化学腐蚀防护中应用

涂层技术种类和选择依据
涂层技术种类
面临的挑战与解决方案
探讨目前新型抗电化学腐蚀材料研究所面临 的挑战,如材料性能与成本的平衡、制备工 艺的改进等,并提出可能的解决方案和发展
建议。
06 实验方法与检测设备在电化学腐蚀研究中应用
实验方法设计思路和实施步骤
设计思路
根据电化学腐蚀的原理和影响因素,设计合 理的实验方案,包括电极材料的选择、电解 质的配制、实验条件的控制等。
05 新型抗电化学腐蚀材料研究进展
耐蚀合金材料研究进展
1 2 3
耐蚀合金材料的种类与特性
介绍常见的耐蚀合金材料,如不锈钢、镍基合金 、钛合金等,并分析其耐蚀性能及适用环境。
耐蚀合金材料的制备工艺
阐述耐蚀合金材料的制备方法,如粉末冶金、电 镀、化学镀等,并探讨不同工艺对材料性能的影 响。
耐蚀合金材料的应用领域
数据处理
对实验数据进行整理、筛选和分类,提取有效信息。
结果分析
运用统计学方法对数据进行分析,揭示电化学腐蚀的规 律和影响因素。结合实验现象和理论知识,对实验结果 进行解释和讨论。
THANKS 感谢观看
速率较慢。
潮大气腐蚀
在潮湿的大气环境中,金属表面 水膜连续且较薄,氧的扩散和金 属氧化物的形成加速,腐蚀速率
增加。
湿大气腐蚀
在湿润的大气环境中,金属表面 水膜较厚,氧的扩散和金属氧化 物的形成进一步加速,同时水膜 中可能含有腐蚀性离子,导致腐

《电化学腐蚀原理》课件

《电化学腐蚀原理》课件

电化学腐蚀的机理
1
离子迁移
电化学腐蚀过程中,离子在电解质中的迁移导致了金属表面的反应和损坏。
2
金属氧化还原
金属表面与电解质发生氧化还原反应,导致腐蚀产物的生成和金属原子的丧失。
影响电化学腐蚀的因素
电解质浓度
高浓度电解质导致更 快的离子迁移和更严 重的腐蚀。
电位
金属表面的电位与电 解质之间的电位差可 以决定腐蚀速率。
电化学腐蚀的实际应用
1 生产工艺中的电化学腐蚀控制
通过控制工艺参数和材料选择来减少腐蚀对生产设备的损坏。
2 环境保护中的电化学腐蚀控制
采用电化学方法来处理工业废水和废气,减少对环境的污染。
3 其他应用场景
电化学腐蚀也被应用于电池、防腐涂料和金属加工等领域。
总结与展望
电化学腐蚀的重要性
电化学腐蚀对工业生产和环境保护都具有重要影响,需要引起足够的重视。
温度
高温环境下,电化学 腐蚀速率通常更高。
气体影响
氧气、二氧化碳等气 体可以加速电化学腐 蚀的发生。
如何避免电化学腐蚀
1
进行防护处理
2
通过涂层、电镀等方式对金属表面进行
保护。
3
材料选择
选择抗腐蚀性能好的材料,如不锈钢或 高耐蚀合金。
确定合适的工作条件
调整电解质浓度、电位和温度等参数来 研究新材料、新工艺和新方法来进一步提高电化学腐蚀的控制效果。
《电化学腐蚀原理》PPT 课件
在这个PPT课件中,我们将介绍电化学腐蚀的原理,探讨电化学腐蚀的机理 以及影响因素,并讨论如何避免和应用电化学腐蚀。
什么是电化学腐蚀
定义
电化学腐蚀是一种通过离子迁移和金属氧化还原 反应导致金属表面遭受损坏的过程。

第2章1腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学ppt课件

第2章1腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学ppt课件
O2 + H2O + 4e → 4OH电子由阳极区提供,产生的OH-使pH值升高,酚酞显示出粉红色。 在浓差的推动下,Fe2+和OH—相互扩散,在水滴中部出现棕黄色的铁锈。
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓
第二章 腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
§2.1 腐蚀原电池
蓝色、阳极
氧化反应; 正极(Anode): 电势高,电子流入,发生
还原反应。
病原体侵入机体,消弱机体防御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
例2. 原电池 锌锰干电池结构
NH4Cl, ZnCl2和MnO2 浆状物 正极:石墨 (带铜帽) 负极:锌(外壳)
棕色、铁锈
蓝色、阳极 红色、阴极
第二章 腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
§2.1 腐蚀原电池
使用的指示剂的浓度应尽可能低,否则会干扰上述的电极过程。
2Fe - 4e → Fe2+ 阴极过程:4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓
例如,过多的K3[Fe(CN)6],可能发生Fe(CN)63-的还原,消耗 电子,提供阴极过程,而K3[Fe(CN)6]2的沉淀在阳极区,也可能使氧更 难于进入,加速阳极过程。因此K3[Fe(CN)6]的浓度应尽可能低,最好 只显示兰色而无沉淀。
溶解 氧化反应、阳极
氢气析出 还原反应、阴极
将Zn和Cu放入稀硫酸中并用导线相互连接,
就构成Zn-Cu原电池。于是在Zn电极上发生Zn
的溶解,而在Cu电极上析出氢气,两电极间有
电流流动。在电池作用中发生金属氧化反应的

2024年度第二章金属电化学腐蚀原理ppt课件

2024年度第二章金属电化学腐蚀原理ppt课件

使用方法
可将缓蚀剂直接添加到腐蚀介质中,或通过浸泡 、涂刷等方式应用于金属表面。
效果评价
通过失重法、电化学测试等方法对缓蚀剂的效果 进行评价,确保防护措施的有效性。
2024/2/3
22
06
实验方法与技术手段在金属电化学腐蚀研 究中应用
2024/2/3
23
实验室模拟加速试验方法介绍
盐雾试验
通过模拟海洋大气环境,加速金属腐蚀过程,评估金属材料的耐腐 蚀性。
能和腐蚀行为。
2024/2/3
16
环境因素影响
2024/2/3
介质性质
01
介质的酸碱度、氧化还原电位、离子浓度等性质会影响金属的
电化学腐蚀过程。
溶解氧含量
02
溶解氧是金属电化学腐蚀过程中的重要氧化剂,其含量直接影
响腐蚀速率。
温度
03
温度会影响介质的离子活度、电极反应速率和扩散速率,从而
影响金属的电化学腐蚀过程。
2024/2/3
7
阳极反应过程
金属溶解
金属原子失去电子,转化 为金属离子进入溶液,同 时释放出电子。
2024/2/3
阳极氧化
金属离子与溶液中的阴离 子结合,形成金属氧化物 或氢氧化物。
阳极极化
阳极电位向正方向移动, 使得金属溶解速度减缓。
8
阴极反应过程
溶液中的氧化剂接受电子
溶液中的氧化剂(如氧气、氢离子等 )在阴极接受电子,被还原。
01
02
03
经济损失
电化学腐蚀会导致金属材 料的失效和破坏,给工业 生产和日常生活带来巨大 经济损失。
2024/2/3
安全隐患
电化学腐蚀会降低金属材 料的机械性能和耐腐蚀性 能,增加设备故障和安全 事故的风险。

《电化学腐蚀原理》PPT课件

《电化学腐蚀原理》PPT课件

水膜酸性较强
H2O+CO2
H2CO3
H++HCO3-
负极 (Fe) Fe-2e-=Fe2+
正极 (C) 2H++2e-=H2↑
〔2〕吸氧腐蚀 水膜酸性较弱或中性
O2
负极(Fe):2FFee -- 24ee--== F2eF2e+2+ 正极 (C):2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
*铁锈的生成
e、电化学
在轮船船壳水线以下局部镶上Zn块,来防止 船壳的腐蚀
ne-
正极:被保护金属 负极:外加一种更活泼的金属
e-
e-
Fe
e-
e-
Al
例1、以下表达正确的为
A、原电池中阳离子向负极移动 B、原电池中的负极发生氧化反响 C、马口铁〔镀锡〕的外表一旦破损,铁 腐蚀加快 D、白铁〔镀锌〕的外表一旦破损,铁腐 蚀加快
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3生x)成H2的OFe2O3·xH2O就是铁锈 。
4、金属的防护 〔1〕腐蚀因素: 金属本性、介质 〔2〕方法
a、涂层:外表涂矿物性油脂、油漆、覆盖搪瓷 b、电镀、喷镀:白铁皮〔Zn〕、马口铁〔Sn〕 c、外表钝化:枪炮外表致密的Fe3O4保护膜 d、合金:不锈钢——铁铬合金 e、电化学
《电化学腐蚀原理》PPT 课件
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金属的电化学腐蚀完整版PPT课件-2024鲜版

金属的电化学腐蚀完整版PPT课件-2024鲜版
8
金属的电化学腐蚀过程
阳极过程
金属原子失去电子成为金属离子,进入电解质溶液。 阳极反应通常是金属的氧化反应。
阴极过程
电解质溶液中的氧化剂在阴极接受电子,发生还原反 应。阴极反应通常是氧或氢离子的还原。
电流回路
通过电解质溶液和金属内部的电子流动,形成闭合回 路,维持腐蚀反应的进行。
2024/3/28
2024/3/28
19
缓蚀剂的应用
无机缓蚀剂
如硅酸盐、磷酸盐等,通过与金 属表面发生化学反应形成保护膜,
减缓金属的腐蚀速率。
2024/3/28
有机缓蚀剂
如胺类、醛类、羧酸类等有机化合 物,通过吸附在金属表面形成保护 膜或改变金属表面的电化学性质来 抑制腐蚀。
复合缓蚀剂
将无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配使 用,发挥协同作用,提高缓蚀效果。
2024/3/28
表面改性
通过化学或物理方法改变 金属表面的性质,提高其 耐蚀性,如化学镀、激光 处理等。
表面合金化
在金属表面形成耐蚀性合 金层,提高金属的耐蚀性 能。
18
阴极保护与阳极保护
阴极保护
通过向金属施加负电位,使其成为阴 极而得到保护,如外加电流阴极保护 和牺牲阳极阴极保护等。
阳极保护
将金属连接到外加电源的正极上,使其 成为阳极并形成致密的氧化膜,从而防 止金属的进一步腐蚀。
可以缩短试验周期,降低成本,同时模拟多 种腐蚀因素的作用。
缺点
应用范围
模拟条件与实际使用环境可能存在差异,结 果仅供参考。
适用于金属材料的耐腐蚀性能评估和选材依 据。
2024/3/28
25
06
金属电化学腐蚀的案例分析与讨论
2024/3/28

《腐蚀电化学原理、方法及应用》教学课件—00材料保护绪论

《腐蚀电化学原理、方法及应用》教学课件—00材料保护绪论

1 厦门大学
化学系
林昌健
2 湖南大学
化学化工学院
余刚
3 华中科技大学
化学系
郭兴蓬
4 大连理工大学
化学
彭乔
5 北京科技大学
材料科学与工程学院 李晓刚
6 北京化工大学
7 哈尔滨工程大学 化工学院电化学工程系 张密林
8 南京工业大学
化学化工学院
9 华东理工大学
10 中国海洋大学
化学化工学院
杜敏
11 沈阳工业大学
一、石油化工领域的金属腐蚀
人类文明的进步与日新月异的材料是分不开的。 历史学家甚至用材料的名称标记不同的时代: 石器时代、青铜器时代、铁器时代等。
但材料有一个致命弱点——腐蚀(Corrosion)!
1.被腐蚀得千疮百孔的油管
2.油井套管被腐蚀后的超声电视照片
3.油管被腐蚀后的形貌(内侧)
4.腐蚀前后新、旧抽油杆的对比
材料科学与工程学院 林翠
龚敏
工业装备与控制工程学院
化学化工学院应用化学 魏子栋
材料学院
高延敏
化学与环境工程系
4.2 金属腐蚀与防护的研究
*中科院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室 (沈阳)”, *中国石油天然气集团公司石油管材研究所(西安) 的“腐蚀实验室”, *中国科学院青岛海洋研究所(青岛) *北京航空材料研究院(621研究所)
16年的防腐蚀费用:﹤200万元
节约的费用:?
▪ 只要采取正确的防护措施,1/3的损 失可以避免。
电化学保护
在轮船船壳水线以下部分镶上Zn块,来防止 船壳的腐蚀
ne-
正极:被保护金属 负极:外加一种更活泼的金属
e-
e-

高三化学一轮复习金属电化学腐蚀的归纳与应用PPT.pptx

高三化学一轮复习金属电化学腐蚀的归纳与应用PPT.pptx
金属电化学腐蚀的归纳与应用 金属电化学腐蚀的归纳与应用 相对于在内河行驶的轮船来说,海轮更容易被腐蚀。
请大家根据金属腐蚀的本质,思考 可以采取什么措施防腐? 刷漆、涂油、镀膜、制成合金等 讨论:防止金属腐蚀的电化学防护法
二、金属的电化学防腐
1.原理 防止金属失电子 2.牺牲阳极的阴极保护法
形成原电池反应时, 让被保护金属做正极, 活泼金属做负极。
2.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( C.溴化亚铁溶液中通入足量氯气:2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-
)
A.在饱和氯化铁溶液中逐滴加入烧碱溶液,产生红褐色沉淀
A.4.0g B.2.3g C.1.2g D.1.8g
B.NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1
20.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
D.乙和丁两元素的最高价氧化物的水化物之间能发生反应
7.下列有关化学用语表示正确的有( )
⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片
以硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫:Na2S2O3+ H2SO4==Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O为例,在不同浓度和温度条件下分别进行
2号试管: 吸氧腐蚀 负极: 2Fe - 4e- =2Fe2+ 正极: O2 + 2H2O + 4e- = 4OH电池反应: 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 进一步反应: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe(OH)3 分解生成 Fe2O3 ·xH2O
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若ν >ν,则电极总反应速度ν=ν-ν,电极做阴极;
若ν<ν,则电极总反应速度ν=ν-ν,电极做阳极。
电极反应速度的定义
• 通常用单位时间内发生反应的物质的量来 定义化学反应速度,用符号ν表示。
电极反应是一种异相的界面反应。异相化学反应速度 常用单位面积、单位时间内发生反应的物质的量x来 表示,即:
O + ne
R
室温下某些电极反应的交换电流密度
电极材料
电极反应
Pt 2H+ + 2e
H2
Hg 2H+ + 2e
H2
Ni Ni2+ + 2e
Ni
Fe Fe2+ + 2e
Fe
Co Co2+ + 2e
Co
Cu Cu2+ + 2e
Cu
Zn Zn2+ + 2e
Zn
Hg Hg2Cl2+2e 2Hg+Cl-
溶液组成及浓度
0.1mol/L H2SO4 0.5mol/L H2SO4 1.0mol/L NiSO4 1.0mol/L FeSO4 1.0mol/L CoCl2 1.0mol/L CuSO4 1.0mol/L ZnSO4 饱和KCl
i0,A/cm2
10-3 5×10-13 2×10-9 10-8 8×10-7 2×10-5 2×10-5 ?
第3章 金属腐蚀动力学
第3章 电化学腐蚀动力学
20世纪40年代末、50年代初发展起来的电化学动力学是研究非 平衡体系的电化学行为及动力学过程的一门科学. 电化学动力学中的一些理论在金属腐蚀与防护领域中的应用就 构成了电化学腐蚀动力学的研究内容; 1.金属电化学腐蚀的电极行为与机理; 2.金属电化学腐蚀速度及其影响因素等。
电化学反应至少包括三个过程:
1.阳极过程:Fe → Fe2+ +2e 氧化反应 2.阴极过程:Cu2+ + 2e → Cu 还原反应 3. 传质过程: (液相传质过程)
传质过程的三种方式: 迁移(migration)、扩散(diffusion)及对流(convection)。
电极反应O + ne → R不是一个简单的过程
V = x / S·t
x: 发生电极反应的物质的量,(mol), S: 电极面积, (m2); t: 为反应时间。若时间以s为单位,则v的SI单位为 molm-2s-1。
V与电流密度的关系
• 法拉第定律:在电极上发生反应的物质的量x和通 过电极的电量Q成正比,即
x= Q / nF 则: V= x / St
• 电池接通后,阴极电位负 移,阳极电位正移。结果 使腐蚀电池的电位差减小, 腐蚀电流急剧降低,这种 现象称为电池的极化作用。
•极化定义:当电极上有净电流通过时,电极电位显 著偏离了未通电时开路电位(平衡电位或非平衡的稳 态电位)的现象叫做电极的极化( polarization)。
3.2.2 极化原因及类型
一个最简单的电极反应至少包含几个串联的、互相连续的单 元步骤:液相传质步骤、电子转移步骤和生成新相。
电极反应过程的速度控制步骤
为什么铝的标准电极电位很负(-1.662V),但比铁要耐蚀?
3.1 电化学反应速度Байду номын сангаас
3.1.1 电极过程 1.学习几个基本概念
电极系统
两层含义:
电子导体相(金属)
(1)由两个相组成:
离子导体相(电解质)
(2)在“金属/电解质” 界面上有电荷转移,
电极系统和电极反应
电极系统
Zn
Zn2+ + 2e
电极系统发生的电荷 转移和化学反应,称 为电极反应。
3.1.3 交换电流密度
• 如果电极上没有净电流通过,电极处于平衡状态, 其电极电位为平衡电位Ee。
O + ne
R
此平衡电位下,阴极反应速度和阳极反应速度相等, 方向相反,即
i i i0
交换电流密度
• 在平衡状态下,同一电极上大小相等、方 向相反的电流密度称为交换电流密度,简 称交换电流,以i0表示。
=Q / StnF =It / StnF = i / nF
V与电流密度的关系
i = nFv
i 的单位: A/m2 ,v 的单位: mol/m2s, F = 96500C/mol
电极上的电流密度与化学反应速度成正比 • 常用电流密度(单位电极截面上通过的电流,SI单
位为Am-2)来表示电化学反应速度的大小。
R=230Ω。
I0→0
通电瞬间,电池通过的电流应为:
I始=(E0,Cu - E0,Zn)/R =[0.05-(-0.80)]/230 = 3.7×10ˉ3A = 3.7mA
但短路后几秒,电流逐渐减小,最后达到一稳定值:0.2mA。
• 什么原因?
欧姆定律:I = E / R 影响电池电流大小的因素有两个, 一是电池的电阻,二是两电极间的电位差。
• 交换电流密度和平衡电极电位是从不同的 角度描述平衡电极状态的两个参数。
• 平衡电极电位是从静态性质(热力学函数) 得出的,而i 0则是体系的动态性质。
• 无法由电流表直接测试,但可以用各种暂 态和稳态的方法间接求得。
3.2 极化作用
• 3.2.1 腐蚀电池的极化现象
通电前的一些参数:
E0,Zn=-0.80V,E0,Cu = 0.05V
交换电流密度的意义
• i 0数值很大,表明电极上可以通过很大的外 电流,而电极电位改变很小,表明这种电 极反应的可逆性大;
i 0数值很小,说明电极上只要有少量的外电流 通过,就会引起电极电位较大的改变,表明这 种电极反应的可逆性小,
意义:可以根据交换电流密度的大小估计某一 电极的可逆性以及衡量电化学平衡到达的速度。
3.1.2 电极反应速度
• 任何一个电极反应都可以写成如下的通式:
O + ne
R
• 当电极反应按正向(还原方向)进行时,阴极反应,
反应速度用

v
表示。
• 当电极反应按逆向(氧化方向)进行时,阳极反应,
反应速度用

v
表示。
O + ne
R
• 当电极处于平衡时,正、逆反应速度相等,即

v

=v

当电极处于非平衡时,净反应速度为两过程速度 之差,
一般电极反应的途径
• 电极反应的步骤
一个电极反应至少需包括如下连续步骤: (1) 液相传质:溶液中的反应物向电极界面迁移。 (2) 电子转移(放电):反应物在电极界面上发生 电化学反应,放出电子(氧化)或得到电子(还原), 转变为产物。 (3) 液相传质或新相生成:产物如果是离子, 向溶液内部迁移;如果是固体或气体,则有新 相生成。
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