实验二阴极保护
关于阴极保护电位的几个问题
关于阴极保护电位的几个问题一、阴极保护中电位测量的原则在对管/地电位测量的时候，有三种意义：①衡量土壤腐蚀性性的一个参数就是没有施加阴极保护的管/地电位；②用来判断阴极保护程度的另外一个重要参数就是施加阴极保护管/地电位；③判断干扰程度的一个重要的指标就是有干扰时候的管/地电位。
根据电化学保护来理解管/地电位,所测量的管/地电位必须是纯极化电流，这种电位中不应该含有土壤的IR降，这样就能够使测量的结果非常可靠。
这种影响表现为，涂覆良好，极化完全的管道测量出来的断电极化电位是没有什么变化的，裸金属状态下就会有少许变化。
二、如何限制阴极保护电位众所周知，防腐层和阴极保护相结合，是埋地管道腐蚀控制的最佳方案。
经验表明，有涂层但没有阴极保护的埋地管道，会比裸管更容易发生腐蚀穿孔。
尽管阴极保护是对涂层的有利辅助，但它对于涂层的破坏作用也不能被忽视。
阴极保护对于涂层的破坏表现在两方面：1．阴极保护所产生的碱性环境将加速涂层的老化；2．阴极保护产生的氢气将造成涂层的剥落，阴极剥离。
如果阴极保护的水平是适当的，上述问题不会发生，但如果阴极保护过度，“过保护”，则其破坏作用不可忽视。
评判阴极保护的水平，是通过测量管地电位。
管地电位分为通电电位和断电电位，目前，实际操作中是采用通电电位来判断阴极保护的效果和水平的。
早在上世纪80年代，美国空军基地实验室就对保护电位和阴极剥离的关系进行了研究并的出如下结论：1．断电电位为-1.02—-1.07V CSE时，没有氢气析出；电位在-1.12V CSE时，有少量气体析出；电位在-1.17—1.22V CSE时，有大量的气体析出。
2．断电电位达到-1.22V CSE时，加大外加电流，只有通电电位会随之增大，析氢量会随之增加，而断电电位几乎不变。
通电电位和断电电位没有直接关系。
3．对于厚涂层，断电电位达到-1.22V CSE并有大量气体析出时，仍没有剥离现象，此时的通电电位为-8.0V CSE;而薄涂层，如熔结环氧、塑料胶带涂层，在断电电位为-1.02V--1.07V CSE时，还没有明显气体析出时就发生了剥离,此时的通电电位为-1.16VCSE。
金属腐蚀与防护考试试卷(附实验)及答案
金属腐蚀与防护试卷1一、解释概念:（共8分，每个2分）钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀二、填空题：（共30分，每空1分）1．称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为，好氧腐蚀主要为控制，其过电位与电流密度的关系为。
2．在水的电位-pH图上，线ⓐ表示关系，线ⓑ表示关系，线ⓐ下方是的稳定存在区，线ⓑ上方是的稳定存在区，线ⓐ与线ⓑ之间是的稳定存在区。
3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是，其腐蚀特征是，防止游离CO2腐蚀的措施是，运行中将给水的pH值控制在范围为宜。
4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有和形式。
淡水作冷却水时易发生脱锌，海水作冷却水时易发生脱锌。
5．过电位越大，金属的腐蚀速度越，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离E corr足够远时，电极电位与极化电密呈关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为、。
6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入，使水中氧含量达到以下，其含量应控制在，与氧的反应式为，加药点常在。
7．在腐蚀极化图上，若P c>>P a，极极化曲线比极极化曲线陡，这时E corr值偏向电位值，是控制。
三、问答题：（共24分，每小题4分）1．说明协调磷酸盐处理原理。
2．自然界中最常见的阴极去极化剂与其反应是什么？3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么？4．凝汽器铜管内用硫酸亚铁造膜的原理是什么？5．说明热力设备氧腐蚀的机理。
6．说明腐蚀电池的电化学历程，并说明其四个组成部分。
四、计算：（共24分，每小题8分）析氢腐蚀？并求出碳钢在此条件下不发生析氢腐蚀的最小pH 值。
（E 0Fe 2+/Fe = - 0.44）2．写出V -与i corr 的关系式与V t 与i corr 的关系式，并说明式中各项的物理意义。
3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应与其标准电极电位：Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + 0.337VH 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 0.000V2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = +1.229V问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀？五、分析：（共14分，每小题7分）1．试用腐蚀极化图分析铁在浓HNO 3中的腐蚀速度为何比在稀HNO 3中的腐蚀速度低？2. 炉水协调磷酸盐-pH 控制图如图1，如何根据此图实施炉水水质控制，试分析之。
前沿光电化学阴极保护的原理及研究进展(二)2024
前沿光电化学阴极保护的原理及研究进
展（二）
引言：
光电化学是一门研究光与电化学转换过程的交叉学科，其在能源转化、环境修复和传感器等领域具有广泛应用。
其中，光电化学阴极保护是一种新兴的前沿技术，通过在阴极表面引入光电化学反应，实现对金属材料的保护。
本文将深入探讨前沿光电化学阴极保护的原理及研究进展。
概述：
1. 光电化学阴极保护的基本原理
- 光电化学效应与阴极保护的关系
- 光电化学反应对金属材料的保护机制
2. 光电化学阴极保护的优势及应用前景
- 比传统阴极保护技术的优势
- 光电化学阴极保护在能源转化中的应用前景
- 光电化学阴极保护在环境修复中的应用前景
3. 光电化学阴极保护的关键技术
- 光电催化材料的选择与设计
- 光电化学反应条件的优化
- 光电化学阴极保护的阴界效应研究
4. 光电化学阴极保护的实验方法与评价
- 光电化学实验装置的设计与搭建
- 光电化学阴极保护效果的评价指标
5. 光电化学阴极保护的研究进展
- 光电化学阴极保护在海水电解池中的应用研究
- 光电化学阴极保护在金属腐蚀控制中的应用研究
- 光电化学阴极保护在电化学传感器中的应用研究
总结：
在前沿光电化学阴极保护研究中，通过光电化学效应和阴极保护的结合，实现对金属材料的高效保护。
其优势包括比传统阴极保护技术更高的保护效率和更广阔的应用前景。
未来的研究方向包括光电催化材料的选择与设计、光电化学反应条件的优化以及光电化学阴极保护的机理深入研究。
光电化学阴极保护技术有望在能源转化、环境修复和传感器等领域发挥重要作用。
2024学年山东省菏泽市重点名校高二化学第二学期期末质量检测模拟试题(含解析)
2024学年山东省菏泽市重点名校高二化学第二学期期末质量检测模拟试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题(共包括22个小题。
每小题均只有一个符合题意的选项）1、下列说法正确的是（）A．Na2O与Na2O2所含化学键的类型完全相同B．NaHSO4溶于水只需要克服离子键C．碘晶体受热转变成碘蒸气，克服了共价键和分子间作用力D．晶体熔沸点由高到低的顺序为：金刚石>氯化钠>水2、下列物质按照纯净物、混合物、电解质和非电解质顺序排列的是（）A．盐酸、水煤气、醋酸、干冰B．液氯、氯水、硫酸钠、乙醇C．空气、天然气、苛性钾、石灰石D．胆矾、漂白粉、氯化钾、氯气3、下列关于胶体的说法不正确的是( )A．雾、豆浆、淀粉溶液属于胶体B．胶体、溶液和浊液这三种分散系的根本区别是分散质粒子直径的大小C．胶体微粒不能透过滤纸D．在25 mL沸水中逐滴加入2 mL FeCl3饱和溶液，继续煮沸可得Fe(OH)3胶体4、验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。
①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确．．．的是A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼5、一定条件下发生的下列反应不属于加成反应的是( )A．2CH2＝CH2+O2→2CH3CHOB．C．D．CH2＝CH2+Br2→BrCH2CH2Br6、在25℃时，在浓度为1mol/L的（NH4）2SO4、（NH4）2CO3、（NH4）2Fe(SO4)2的溶液中，测其c(NH4+)分别为a、b、c(单位为mol/L)，下列判断正确的是A．a=b=c B．a>b>c C．a>c>b D．c>a>b7、下列物质中,水解前后均可发生银镜反应的是A．蔗糖B．麦芽糖C．淀粉D．乙酸甲酯8、对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是( )A．碱性：NaOH< Mg(OH)2< Al(OH)3B．第一电离能：Na< Mg <AlC．电负性：Na> Mg >AlD．熔点：Na< Mg< Al9、已知反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。
高考化学二轮题型对题必练— —原电池、电解池串并联
高考化学二轮题型对题必练———原电池、电解池串并联一、单选题（本大题共20小题，共40分）1.是一种新型绿色硝化剂，一种制备方法是用硼氢化钠燃料电池作电源，采用电解法制备得到工作原理如图：隔膜不允许水分子通过，可以通过下列说法正确的是A. Y是负极，电极反应式：B. Z是阳极，电极反应式为：C. 电流从X流出经导线流入W极D. 制备至少需要消耗硼氢化钠2.如图所示，甲池的总反应式为：，下列说法正确的是A. 甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置B. 甲池中正极的电极反应式是C. 反应过程中，乙池的pH逐渐减小D. 甲池中消耗的体积与丙池生成气体的总体积在相同条件下的比值为1：23.下列图示与对应的叙述不相符合的是A. 图甲表示工业上用CO生成甲醇的反应，该反应的B. 图乙表示已达到平衡的某反应，在时改变某一条件后反应速率随时间变化，则改变的条件可能是加入催化剂C. 图丙中若闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高；若闭合，电路中通过个电子时，两极理论上共产生气体D. 图丁表示盐酸滴加溶液得到的滴定曲线，该实验的指示剂最好选取酚酞4.用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法正确的是A. 燃料电池工作时，正极反应为B. 电解精炼铜时，若转移1mol电子，a极质量减少32gC. 铁表面镀铜时，a为铁，b为Cu，工作一段时间要使右池溶液复原可加入适量的CuOD. 若a、b两极均为石墨时，在相同条件下，a极产生的气体与电池中消耗的体积相同5.用石墨电极完成下列电解实验。
下列对实验现象的解释或推测不合理的是A. a、d处：B. b处：，溶于水生成HClO，使溶液褪色C. c处发生了反应：D. 根据实验一的原理，实验二中n处能析出6.“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应．其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。
高三化学下学期《探究实验》专题训练 含答案
高三化学下学期《探究实验》专题训练1、（2020年北京高考）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。
①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确．．．的是A. 对比②③，可以判定Zn保护了FeB. 对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法D. 将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼2、（19年西城）下列实验方案不能达到相应目的的是A B C D目的比较AgCl和AgI的溶解度大小研究浓度对化学平衡的影响研究浓度对化学反应速率的影响比较碳酸、醋酸和硼酸的酸性强弱实验方案3、（19年北京海淀）为探究电解的放电规律，进行如下实验：下列说法不正确．．．的是A．对比①②可知，阴极放电顺序是：Cu2+ > H+ > Na+B．对比①③可知，阳极放电顺序是：Cl- > OH- > SO42-C．对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电序号阳极材料阴极材料电解质阳极产物阴极产物①石墨石墨0.1 mol·L-1 CuCl2溶液Cl2 Cu②石墨石墨0.1 mol·L-1 NaCl溶液Cl2H2③石墨石墨0.2 mol·L-1 CuSO4溶液O2Cu④铜石墨0.2 mol·L-1 CuSO4溶液Cu2+Cu⑤石墨石墨熔融NaCl Cl2NaD．对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液4、（2020年海淀）实验小组进行如下实验：已知：Cr2(SO4)3稀溶液为蓝紫色；Cr(OH)3为灰绿色固体，难溶于水。
下列关于该实验的结论或叙述不正确．．．的是（）A. ①中生成蓝紫色溶液说明K2Cr2O7在反应中表现了氧化性B. 操作II中仅发生反应：Cr3+＋3OH－=== Cr(OH)3↓C. 将与溶液等体积混合会产生灰绿色浑浊，该现象与Cr3+的水解平衡移动有关D. 若继续向中加入稀硫酸，溶液有可能重新变成蓝紫色5（2020年北京海淀）研究小组进行如下表所示的原电池实验:实验编号①②实验装置实验现象连接装置5 分钟后，灵敏电流计指针向左偏转，两侧铜片表面均无明显现象左侧铁片表面持续产生气泡，连接装置5 分钟后，灵敏电流计指针向右偏转，右侧铁片表面无明显现象下列关于该实验的叙述中，正确的是（）A.两装置的盐桥中，阳离子均向右侧移动B.实验①中，左侧的铜被腐蚀C.实验②中，左侧电极的电极反应式为2H++ 2e-=H2 ↑D.实验①和实验②中，均有O2得电子的反应发生6、某同学做如下实验实验现象溶液无色，试管上方呈红棕色产生大量气泡，能使湿润红色石蕊试纸变蓝产生气泡，能使湿润红色石蕊试纸变蓝下列说法不正确．．．的是A. 实验Ⅰ试管上方呈现红棕色的原因是：2NO + O2＝2NO2B. 根据实验Ⅱ、Ⅲ的气体检验结果，说明都有NH3产生C. 实验Ⅰ溶液中发生的反应是：Al + 6H+ + 3NO3-＝ Al3+ + 3NO2↑+ 3H2OD. 在实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，NO3-在酸、碱及中性溶液中都被还原7、已知：Ag++SCN－AgSCN↓（白色），某同学探究AgSCN的溶解平衡及转化，进行以下实验。
阴极保护
阴极保护原理对被保护金属施加负电流，通过阴极极化使其电极电位负移至金属的平稳电位，从而抑阻金属腐蚀的保护方法称为阴极保护。
在金属表面上的阳极反应和阴极反应都有自己的平衡点，为了达到完全的阴极保护，必须使整个金属的电位降低到最活泼点的平衡电位。
设金属表面阳极电位和阴极电位分别为Ea和Ec，金属腐蚀过程由于极化作用，阳极和阴极的电位都接近于交点S所对应的电位Ecorr （自然腐蚀电位），这时的腐蚀电流为Icorr。
如果进行阴极极化，电位将从向更负的方向移动，阳极反应曲线EcS从S向C 点方向延长，当电位极化到E1时，所需的极化电流为I1，相当于AC线段，其中BC线段这部分是外加的，AB线段这部分电流是阳极反应所提供的电流，此时金属尚未腐蚀。
如果使金属阴极极化到更负的电位，例如达到Ea，这时由于金属表面各个区域的电位都等于Ea，腐蚀电流为零，金属达到了完全保护，此时外加电流Iapp1即为完全保护所需电流。
根据提供阴极极化电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法两种。
阴极保护是一种控制金属电化学腐蚀的保护方法。
在阴极保护系统构成的电池中，氧化反应集中发生在阳极上，从而抑阻了作为阴极的被保护金属上的腐蚀。
阴极保护是一种基于电化学腐蚀原理而发展的一种电化学保护技术。
可从电极反应、极化曲线和极化图以及电位-pH图等诸方面理解阴极保护原理。
图1 阴极保护原理的极化曲线说明:铁在中性水溶液中的实验极化曲线(实线)和真实极化曲线(虚线)以及镁的阳极极化曲线示意图电极反应方面任意两种金属/合金的组合，都可构成电化学电池；低电位者为电池的阳极，主要发生氧化反应；高电位者为阴极，主要发生还原反应。
由于阳极和阴极之间存在着电位差，外部电连接的阳极和阴极之间将有电流流过电池，从而加速了阳极的腐蚀，同时抑阻阴极的腐蚀，使阴极金属获得阴极保护。
极化曲线和极化图方面根据混合电位理论，金属表面上局部阳极和局部阴极通过各自的极化而汇聚至一个共同的混合电位，即金属的自腐蚀电位Ecorr；此时局部阳极的氧化反应速度与局部阴极的还原反应速度相等，即等于金属的自腐蚀电流icorr，如图1所示。
化学电化学实验设计与操作
化学电化学实验设计与操作实验名称：化学电化学实验设计与操作引言：电化学是化学与电学相结合的学科领域，通过研究化学反应中电子的转移和化学物质在电场中的变化，探索化学与电学间的关系。
本实验旨在设计和操作化学电化学实验，以深化对电化学原理的理解，并掌握实验技巧与操作方法。
实验一：铜锌电池的构建与电动势的测量实验目的：通过构建铜锌电池并测量其电动势，观察反应过程中发生的氧化还原反应。
实验步骤：1. 准备一根铜片和一根锌片，用细砂纸将其清洗并打磨至光亮。
2. 将铜片和锌片分别连接到电线上，形成两个极端。
3. 在两个容器中分别加入适量的硫酸铜溶液和硫酸锌溶液，作为电解质。
4. 将两个电极分别插入硫酸铜溶液和硫酸锌溶液中，注意电极不要接触彼此。
5. 将导线与电压表相连，记录下铜锌电池的电动势。
6. 反转电极的位置，再次记录电动势。
实验结果：实验数据显示，在铜片作为正极，锌片作为负极时，铜锌电池的电动势为X伏特。
当反转电极的位置，即锌片作为正极，铜片作为负极时，电动势为Y伏特。
根据实验结果可得知，电池的电动势与电极的材料有关。
实验二：电解水实验目的：通过电解水的实验探究水分子的电解性质，了解电解过程中的产物和氧化还原反应。
实验步骤：1. 准备两个电解槽，将其分别装满蒸馏水。
2. 向每个电解槽中加入少量的硫酸，以增加电解质浓度。
3. 在两个电解槽中分别插入两个电极，保证电极不相互接触。
4. 将两个电极分别与直流电源相连。
5. 开始电解过程，记录下电解槽中气体的产生情况和电极上的变化。
实验结果：实验数据显示，在正极处观察到氧气的产生，而在负极处观察到氢气的产生。
根据气体的体积比例和电化学原理可知，电解水的产物为氧气和氢气，其生成量与电流密度有关。
实验三：阴极保护实验实验目的：通过阴极保护实验探究阴极保护对金属腐蚀的影响，了解阴极保护的原理。
实验步骤：1. 准备一块铁盘和一块铜盘，用细砂纸将其清洗并打磨至光亮。
2. 将铜盘连接到电源的正极，将铁盘连接到电源的负极。
阴极保护的基本参数
阴极保护的基本参数一、最小保护电流密度阴极保护时，使金属腐蚀停止，或达到允许程度时所需的电流密度值称为最小保护电流度。
最小保护电流度是阴极保护设计的重要参数。
如选用不当，或者达不到完全保护，或者造成过保护，会使阴极保护的效果降低或不经济，浪费多余的电能。
直接从北保护的金属体表面测到其所分布的最小保护电流密度是比较困难的。
一般通过被保护体的总保护电流与被保护体的总面积相除来获得。
最小保护电流密度的大小取决于被保护金属的种类、表面状况、腐蚀介质的性质、组成、浓度、温度和金属表面绝缘层质量等上述条件不同、最小保护电流密度的值也不同。
碳钢在不同截止中的最小保护电流密度可参见表1到表3。
钢在不同介质中的最小保护电流密度表1介质电流密度介质电流密度含氧的35潮湿的0.055～流动的65～172含硫酸450流动的50静止的0.05～0.1涂层种类不同所需的保护电流密度值不同，这是由于保护电流经阳极因如土壤，再流经绝缘层的过渡电阻不同。
钢管外覆盖参个的绝缘电阻值越高，所需的保护电流密度值越小。
防腐层种类及所需保护电流密度表2防腐层种类保护电流密度mA/m2聚乙烯层3mm厚0.001～0.007石油沥青玻璃布7mm厚0.01～0.05石油沥青玻璃布4mm厚0.05～0.25旧沥青层0.5～3.5石蜡布0.5～1.5旧漆层1～30防腐层电阻和所需保护电流密度表3防腐层面电阻Ω·m2保护电流密度mA/m2防腐层面电阻Ω·m2保护电流密度mA/m210000000.00033000000.00011000000.003300000.001100000.0330000.110000.3300110033010对于无防腐层的裸钢管，从实际工程中的经验值大约为5～50毫安/米2。
十分大于有防腐层钢管的值。
因此，裸钢管采用阴极保护技术上是可行的，但经济上是不合理的。
埋于土壤中的钢筋或处在混凝土结构中的钢管其最小保护电流密度经验值大约为2mA/m2。
阴极极化曲线的测定实验报告
阴极极化曲线的测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过测定阴极极化曲线，掌握电化学腐蚀的基本概念和原理，了解阴极保护的方法和应用。
二、实验原理1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的氧化还原反应，导致金属表面受到侵蚀和破坏的过程。
其主要原因是金属表面与溶液中存在的氧、水等物质发生氧化还原反应，形成氧化物或氢离子等产物，导致金属表面失去原有的结构和功能。
2. 阴极保护阴极保护是指通过在金属表面制造一定电位差，使其成为阴极而得到保护。
常用的阴极保护方法有阳极保护、外加电位法和牺牲阳极法。
3. 阴极极化曲线阴极极化曲线是指在一定条件下，测量阴极电位与对数电流密度之间关系得到的曲线。
该曲线可以反映出金属在特定条件下的耐蚀性和防护效果，是电化学腐蚀研究的重要工具之一。
三、实验步骤1. 准备工作（1）清洗试样：将试样用去离子水清洗干净，然后用酒精擦拭干净。
（2）制备电解质：取适量氯化钠和硫酸铜溶解于去离子水中，调节pH值至7左右。
（3）连接电路：将试样与电极连接好，接入电路中。
2. 测定阴极极化曲线（1）先进行开路电位测定，在无外加电压的情况下记录试样的开路电位。
（2）按照一定速率施加外加电压，记录不同外加电压下的阴极电位和对数电流密度。
（3）根据测得的数据绘制阴极极化曲线。
四、实验结果分析通过实验测定得到的阴极极化曲线可以反映出不同条件下金属表面的耐蚀性和防护效果。
一般来说，当阴极保护效果越好时，阴极极化曲线越平稳。
而当金属表面存在缺陷或者阴极保护效果不佳时，曲线会出现明显的波动和突变。
因此，通过对阴极极化曲线的测定和分析，可以评估金属表面的耐蚀性和防护效果，并选择合适的防腐措施进行保护。
五、实验注意事项1. 实验过程中应注意安全，避免触电和化学品溅出。
2. 试样应保持干燥清洁，避免污染和氧化。
3. 电解质的制备应按照一定比例和方法进行，pH值应控制在适宜范围内。
4. 测量数据时应注意记录准确，并进行有效处理和分析。
阴极保护原理
一、阴极保护原理
腐蚀发生的微观过程：
显微视图
阴极点
阳极点
e- e- e-
e-
H+ H+
H
e-
H
H2
eH-+
Feee+-+e- -ee-F- e
Fe++ ++Fe+ H+
Fe++OHFe++ OH-
H+
H+
Fe(OH)2 Fe(OH)2
Fe(OH)2
思考： 假想实验：
（1）如果在电解液中添加一个辅助电极，通过某种 方法，在钢铁和辅助电极之间建立电通路，使电子通 过导线从辅助电极流向被保护金属，阴极反应、阳极 反应分别在哪个电极上进行？钢铁还会发生腐蚀吗？
两种方法技术比较
牺牲阳极保护：主要用于低电阻率环境介质和保护电流需 用量小的体系
外加电流法CP：往往用于保护电流量大或环境电阻率高的 体系，以及大范围区域性阴极保护的体系
但这并不是两种方法选择的绝对界线 应从技术性、有效性和经济性考虑
三、阴极保护判据
通入阴极电流后结构物发生极化
自然 电位 -.5 -.6 -.65 -.6 -.7 -.58
五、实验
实验二： （1）测量Zn、Fe的自然电位； （2）将二者联入电路，调节电流大小，测量二者的电 位变化； （3）绘制极化图
五、实验
实验三：认识恒电位仪、动手操作。
⊕
⊕
子的反应，即还原反应，也就是阴极反应； 辅
Fe
助
（4）辅助阳极表面和Fe表面相反，发生阳极电反应。
极
（5）在Fe的表面，不可能发生金属失去电子的氧化
《金属的腐蚀和防护》 教学设计
《金属的腐蚀和防护》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够了解金属腐蚀的定义、类型和原理。
（2）学生能够掌握金属防护的常见方法和原理。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究和观察分析，培养学生的实验操作能力和观察分析能力。
（2）通过小组讨论和案例分析，培养学生的合作交流能力和解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观目标（1）学生能够认识到金属腐蚀对社会和环境的危害，增强环保意识和社会责任感。
（2）学生能够感受到化学知识在生产生活中的重要应用，激发学习化学的兴趣。
二、教学重难点1、教学重点（1）金属腐蚀的类型和原理。
（2）金属防护的方法和原理。
2、教学难点（1）析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理。
（2）牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法的原理。
三、教学方法讲授法、实验法、讨论法、案例分析法四、教学准备实验仪器和药品：铁钉、试管、蒸馏水、食盐水、醋、锌片、导线、电流表、多媒体设备五、教学过程（一）导入新课通过展示一些生锈的金属制品图片，如生锈的铁钉、铁链、铁桥等，引导学生观察并思考金属生锈的现象，从而引出本节课的主题——金属的腐蚀和防护。
（二）新课讲授1、金属腐蚀的定义和类型（1）定义：金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
（2）类型：化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀：金属与接触到的物质（一般是非电解质）直接发生化学反应而引起的腐蚀。
例如，铁与氯气反应生成氯化铁。
电化学腐蚀：不纯的金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应而引起的腐蚀。
电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
2、金属腐蚀的原理（1）析氢腐蚀在酸性较强的溶液中，发生析氢腐蚀。
以铁钉在酸性溶液中的腐蚀为例，负极：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；正极：2H⁺＋ 2e⁻＝ H₂↑。
总反应：Fe ＋ 2H⁺＝ Fe²⁺＋ H₂↑。
（2）吸氧腐蚀在弱酸性、中性或碱性溶液中，发生吸氧腐蚀。
以铁钉在潮湿空气中的腐蚀为例，负极：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；正极：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
碳钢腐蚀实验报告分析
一、实验目的本次实验旨在通过碳钢在不同环境条件下的腐蚀实验，研究碳钢腐蚀的机理，分析影响碳钢腐蚀的主要因素，并提出相应的防护措施。
二、实验材料与方法1. 实验材料（1）碳钢试片：Q235B（2）实验溶液：3%NaCl溶液、蒸馏水、硫酸、盐酸、氢氧化钠等（3）实验设备：电化学工作站、腐蚀测试仪、电子天平等2. 实验方法（1）电化学测试：采用电化学工作站测试碳钢在不同溶液中的腐蚀电位、腐蚀电流等电化学参数。
（2）失重法：将碳钢试片在不同溶液中浸泡一定时间后，用电子天平称量试片质量，计算腐蚀速率。
（3）金相分析：对腐蚀后的试片进行金相分析，观察腐蚀产物的形貌、组成等。
三、实验结果与分析1. 碳钢在不同溶液中的腐蚀电位和腐蚀电流表1 碳钢在不同溶液中的腐蚀电位和腐蚀电流溶液种类腐蚀电位（V）腐蚀电流（A/cm2）3%NaCl溶液 -0.56 0.15蒸馏水 -0.27 0.05硫酸溶液 -0.70 0.20盐酸溶液 -0.80 0.25氢氧化钠溶液 -0.20 0.10由表1可知，碳钢在3%NaCl溶液中的腐蚀电位最低，腐蚀电流最大，说明碳钢在氯化物溶液中腐蚀最为严重。
2. 碳钢在不同溶液中的腐蚀速率表2 碳钢在不同溶液中的腐蚀速率溶液种类腐蚀速率（g/m2·h）3%NaCl溶液 0.25蒸馏水 0.05硫酸溶液 0.20盐酸溶液 0.30氢氧化钠溶液 0.10由表2可知，碳钢在氯化物溶液中的腐蚀速率最高，其次是盐酸溶液，说明氯化物和盐酸对碳钢的腐蚀性较强。
3. 碳钢腐蚀产物的金相分析通过对腐蚀后的碳钢试片进行金相分析，发现腐蚀产物主要为氧化铁（Fe2O3）、氢氧化铁（Fe(OH)3）等。
在氯化物溶液中，腐蚀产物中还含有FeS。
四、讨论1. 碳钢腐蚀机理碳钢腐蚀主要是由于电化学腐蚀和化学腐蚀两种机理引起的。
在氯化物溶液中，由于氯离子的存在，碳钢表面会形成一层致密的氧化膜，使腐蚀速率降低。
然而，当氧化膜受到破坏时，氯离子会加速腐蚀过程。
阴极保护知识(最新)
一 腐蚀
腐蚀电池：
由于双电层原理，金属在溶液中建立电极电位。 在电解质溶液中，金属表面上的各部份，其电位 是不完全相同的，电位较高的部分形成阴极区， 电位较低的部分形成阳极区。这便构成了局部腐 蚀电池。
一 腐蚀
腐蚀电池形成的充分必要条件： 1)必须有阴极和阳极。 2)阴极和阳极之间必须有电位差 3)阴极和阳极之间必须有金属的电流通道。 4)阴极和阳极必须浸在同一电解质中，该电 解质中有流动的自由离子。
阴极保护知识
阴极保护知识
一 腐蚀 二 埋地管道腐蚀机理 三 防腐层 四 阴极保护方式 五 阴极保护基本参数 六 常见的牺牲阳极材料 七 牺牲阳极的埋设方式 八 外加电流阴极保护系统的主要设施 九 PS-1LC恒电位仪 十 HDV-4D-5恒电位仪
一 腐蚀
腐蚀定义：金属暴露在自然界随着时间的 流逝而变质，其本质就是金属由元素状态 返回自然状态，腐蚀是一种自然现象；通 俗的说，腐蚀就是金属和周围介质发生化 学或电化学作用而导致的无谓消耗或破坏。
二 埋地管道腐蚀机理
含水量大的位置，金属为阳极，发生腐蚀。 当管道经过沼泽进入沙漠地带时，该现象尤为突出。 储罐或管道处于土壤不均匀的环境时，引起腐蚀。 管道经过不同不同性质土壤时，将形成腐蚀电池，阳极段发生腐蚀。 六、杂散电流腐蚀 杂散电流：沿规定路径之外的途径流动的电流。 杂散电流腐蚀：由于杂散电流流动而引起的腐蚀。 直流电车系统以及阴极保护系统经常成为杂散电流源。当管道防腐层较 差时，杂散电流从管道的一个部位流入，沿管道流动一段距离后，在涂 层缺陷处离开管道。 在电流进入的部位，管道得到保护；在电流离开的部位，管道发生腐蚀
五 阴极保护基本参数
过Hale Waihona Puke 护对管道的影响：保护电位不是愈低愈好，是有限度的，过低 的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管 道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗， 还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂。
腐蚀与防护实验指导书
金属腐蚀与防护的实验一、重量法测定金属腐蚀速度一、目的要求1.掌握重量法测定金属腐蚀速度的原理和方法。
2.用重量法测定碳钢在稀硫酸中的腐蚀速度。
二、基本原理重量法是根据腐蚀前后金属试件的重量的变化来测定金属腐蚀速度的。
把待测的金属做成一定形状和大小的试件，放在测试环境中，经过一定时间后，取出并测量其重量和尺寸变化，计算其腐蚀速度。
对于失重法，可由下面公式计算腐蚀速度。
V-=（w0-w1）/（st）式中：V—金属的腐蚀速度，g/m2·h；w0—试件腐蚀前的重量，g；w1—试件腐蚀后并经过除去腐蚀产物后的重量，g；s—试件暴露在腐蚀环境中的面积，m2；t—试件腐蚀的时间，h。
腐蚀深度指标表示公式如下：V l=8.76×V-/ρ—用腐蚀深度表示的金属腐蚀速度，mm/a式中： Vlρ—金属的密度，g/cm3。
三、仪器与药品碳钢试件、稀硫酸8%、金相砂纸、细尼龙丝、电子天平等四、操作步骤1.试样用金相砂纸打磨，以除去表面氧化膜。
2.在电子天平上称重，精确到0.1mg。
用游标卡尺测量暴露的全部表面积，精确到0.02mm。
在烧杯中注入8%硫酸水溶液，将试件系于尼龙丝的一端，另一端系在玻璃棒上。
然后用无水酒精和丙酮棉球清洗试件的表面以除污垢。
把玻璃棒横担于烧杯上，使试件处于溶液的中部。
观察并记录现象。
3.记录时间，从试件进入溶液时起，到试件取出时止，实验时间为1小时。
4.试验结束后取出试件，用自来水冲洗。
5.试样干燥后(可用冷风吹)，称重，除去腐蚀产物，再清洗干燥并称重，如此反复几次，直至前后相邻两次去膜后的重量差不大于0.5mg，即视为腐蚀产物完全清除，记录之。
五、数据记录室温介质试样浸入时间试样取出时间列出一组数据的计算过程。
七、思考与讨论1.重量法测定金属腐蚀速度的优点、缺点及适用范围?2.分析实验数据的误差来源。
3.写出有关电极反应式。
实验二恒电位法测定阴极极化曲线一、目的要求1.掌握恒电流法测定阴极极化曲线的基本原理和方法。
高考化学二轮复习 核心考点特色突破 突破 金属的腐蚀与防护(含解析)试题
魁夺市安身阳光实验学校突破33 金属的腐蚀与防护一、【突破必备】1．金属腐蚀两种类型比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－负极反应Fe－2e－===Fe2＋其他反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(2)腐蚀快慢的比较①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀；②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中；③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。
2．两种保护方法(1)加防护层如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。
(2)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。
二、【真题示例】【真题示例1】 (2018北京理综，T12)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是( )A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼【答案】D【真题示例2】(2017新课标Ⅰ卷，T11)支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
阴极保护
12级材化一班 主讲人：李小云 指导老师：易建龙
阴极保护介绍
一、阴极保护原理 二、阴极保护参数 三、阴极保护方法 四、相关文献
阴极保护原理
• 金属在外加阴极电流的作用下，发生阴极 极化，使金属的阳极溶解速度降低，甚至 极化到使金属完全不腐蚀，这种方法称为 阴极保护。
阳极极化曲线和阴极 极化曲线交点K所对应 的电位即自腐蚀电位 Ecorr，对应的电流即 腐蚀电流密度icoor。
实验背景
• 油气井套管的腐蚀破坏既 直接影响到油气田的开采 ，也会带来重大的经济损 失。 • 因此，在油气田开采年限 内，有效防止套管的腐蚀 破坏，对保证油气田正常 生产具有重要的意义。
• 井套管保护方法：强制电流阴极保护
• 存在问题：套管的保护电位始终无法达到 要求的保某单井站井套 管阴极保护设施布置见图1
阴极保护两种方法
1、牺牲阳极保护 适用于无电源、介质电阻率低、条件变化 不大、所需保护电流较小的小型系统。
2、外加电流阴极保护 对有电源、介质电阻率大、所需保护电流 大、条件变化大、适用寿命长的大系统， 应选用外加电流阴极保护。
气井套管阴极保护问题的分析及解决
刘海禄 张国虎 马含悦
中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司， 四川 成都
设备投运1周以后记录的数据见表1
现场测试中发现，在阴极保护电源设备附 近测得的井套管的保护电位和井套管附近 的数据不一致。测试的具体数据见表3。
问题分析
• 保护电流在管子防腐层缺陷处产生阴极电压锥， 在此土壤电位相对于远方大地而降低了。
• 放置在井套管附近的参比电极，因受到井套管周 围阴极电压锥的影响，阴极保护设备显示的井套 管的保护电位值比实际的保护电位值要正。
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实验二阴极保护及其检测
实验目的：
通过实验，了解阴极保护的基本原理和方法、影响因素；感性的认识牺牲阳极对构筑物的保护电位时空变化特性；同时对阴极保护监测系统的组成，各个组成部件的作用，了解参比电极的原理、维护和便携式电极的构造和制备方法。
试验原理：
阴极保护也就是对被保护金属提供一定量的电子流（或者说电流）进行阴极极化，使金属的电位发生负移，使之处于热力学稳定区，从而减轻或防止金属腐蚀的电化学方法。
根据所提供电流的方式不同，可分为牺牲阳极保护法和外加电流保护法。
牺牲阳极保护法就是选择电位较低的金属材料，在电解液中与保护的金属相连，依靠其自身腐蚀所产生的电流来保护其它金属的方法。
这种为了保护其它金属而自身被腐蚀损耗的金属或合金，就被称之为牺牲阳极。
常用的有铝及其合金、锌及其合金、镁及其合金等阳极。
外加电流阴极保护法是通过外加直流电源来提供所需的保护电流。
将被保护的金属作阴极，选用特定材料作为辅助阳极，从而使被保护金属结构受到保护的方法。
表4-1比较了两种阴极保护法的优缺点。
表4-1 电化学阴极保护法的优缺点比较
种类优点缺点
牺牲阳极法不需要外加电流，安装方便，结构简单，安全可靠，电位均匀，平时不用管理，一次性投资小保护周期短，需要定期更换，电位不可调。
外加电流法电位、电流可调，可实现自动控制，保护周期较长，辅助阳极排沉量大而安装数量少一次性投资较大，设备结构较复杂，需要管理维护
阴极保护的主要参数就是保护电位和保护电流，根据不同的被保护材质和环境介质而有所不同，常用的海水中碳钢的保护电位为-0.8V（Vs Ag/AgCl）,保护电流根据被保护体的表面状态，极化特点，极化时间和介质的流动速率等参数相关。
阴极保护系统主要有电位参比电极，电流检测，数据传输和数据采集等4个部分组成。
其中的电位参比电极，电流检测探头是获取数据准确性和精确性的根本，数据传输是保障，数据采集是途径。
稳定而便捷的测量探头彰显其重要性。
本实验采用自制点位探头测定电位，万用表直接测量测定电流。
实验材料：
碳钢片（30*50mm），碳钢管或者铁丝（400mm），铝合金或者纯锌牺牲阳极，导线若干，自制参比电极，万用表，自行设计的实验容器；
HWL-1型恒电位/恒电流仪（山东电讯七厂有限责任公司） 介质：石老人海水浴场天然海水
实验步骤：
阴极保护电位、电流及其时空分布
1. 选取并测量牺牲阳极尺寸并称量其质量。
（根据实验要求选择约6.0*10.0*6.0mm 尺寸）
2. 选取50m Ω的标准电阻，用HWL-1型恒电位/恒电流仪和万用表利用欧姆定律标定电阻实际大小。
3. 选取碳钢片（钢丝或者铁丝）和活性合金牺牲阳极按照实验要求（如图所示） 连接好线路，浸入天
然海水中，同时记录接水时间，观察阴极保护对碳钢表面的腐蚀状况的影响； 约50m Ω的标准电阻，其他外露接线端均为测量用接头。
图4-1 连接示意图和连接实物图（上端为各自的数据测量端用于测定不同位置的电位）
实际测量时选用的普通钢锯锯条经除油除锈后使用
4. 间隔3-5min 测定碳钢表面电位及牺牲阳极表面电位。
5. 万用表或者直流电流表mA 计直接测定阳极发出电流；每间隔3min 测定记录一次数据。
6. 待到阳极电位和发出电流基本稳定，再过10min 后，断开阳极与碳钢的连接，记录断开时间，取出牺
牲阳极用自来水冲洗干净，冷风吹干，称量其质量。
7. 继续观察被保护过的碳钢表面变化以及测定碳钢表面电位随时间的变化；直到测定电位接近-700mV ，
观察10min 后记录实验现象。
8. 根据上述数据计算阳极电化学容量及电流效率，并根据上述数据得到牺牲阳极工作电位。
9. 在实验过程中自行设计测定牺牲阳极开路电位。
10. 绘出测定出的各个数据时间、空间变化图，并给予解析。
实验思考题：
1. 如何提高实验测定精度？
0cm 6cm 12cm 18cm
测定用参比电极
铁丝或者钢丝 牺牲阳极
2.实验室实验需要注意的问题有哪些？
3.在实际工程测定时，由于牺牲阳极在水下，距离测定场所较远，使用mA电流计直接测定电流很难实
现准确测定，请同学们设计一个方法来实现这个要求。
并确定所选用元件的规格并说明原因。
4.如何计算牺牲阳极的接水电阻？
5.在什么样的情况下才能保证第三个思考题所设计的方案测定准确度不低于95%。
6.阴极保护过程中，被保护体的电位达到基本稳定的影响因素有哪些？他们是怎样影响稳定时间的？
7.为什么选用测定电流的标准电阻需要小于50mΩ?这个电阻的大小对最终测定的电流效率有何影响？
实验二阴极保护实验实验过程和获得的数据及其实验时间分配如下：根据上述实验步骤得到数据如表所示：
牺牲阳极质量m0：32.755g m：32.743g
表4-1 不同位置上保护电位、阳极发出电流、阳极工作电位随时间变化
阴极电位（v）阳极电位（v）电流（mA）时间（min）
0 6cm 12cm 18cm
-0.9138 -0.8919 -0.8764 -0.8700 -0.9155 0.5 3
-0.9171 -0.9030 -0.8903 -0.8871 -0.9189 0.6 6
-0.9533 -0.9472 -0.9285 -0.9242 -0.9610 0.7 9
-0.9878 -0.9772 -0.9608 -0.9571 -0.9903 0.8 12
-1.0149 -1.0018 -0.9883 -0.9839 -1.0166 1.0 15
-1.0167 -1.0068 -0.9946 -0.9910 -1.0198 0.9 18
-1.0228 -1.0103 -0.9997 -0.9951 -1.0255 0.4 21
-1.0282 -1.0175 -1.0070 -1.0031 -1.0327 0.6 24
-1.0371 -1.0222 -1.0123 -1.0095 -1.0394 0.7 27
-1.0355 -1.0274 -1.0183 -1.0155 -1.0396 0.8 30
-1.0365 -1.0276 -1.0214 -1.0175 -1.0410 0.7 33
-1.0371 -1.0290 -1.0220 -1.0190 -1.0411 0.7 36
-1.0370 -1.0279 -1.0264 -1.0222 -1.040 0.7 39
表4-2 阴极保护线路断开后被保护体电位随时间变化
时间/min 5 15 20 25 30 35 40
电位/v -0.8319 -0.7721 -0.7450 -0.7270 -0.7154 -0.7029 -0.7012
表4-3线路断开后牺牲阳极开路电位
时间/min 5 15 20 25 30 35
电位/v -1.0696 -1.0887 -1.0891 -1.0920 -1.0944 -1.0945
小结：电流效率=76.57%，试片处理15min，电阻标定10min，连接装置15min，测量约90min。
-2
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
-1.04
-1.02-1.00-0.98-0.96-0.94-0.92-0.90-0.88-0.86 3min 15min 30min 39min
电位/v
距离/cm
图4-2 不同时间距离牺牲阳极不同处的阴极电位
因此确定的时间分配如表4-4：
表4-4 试验时间分配表
阶段 时间段min 累计min 备注 集体讲解 ~25 25 被保护试样前处理 ~15 40 电阻标定 15 55 牺牲阳极测量 20 75 装置连接 25 100 分2阶段测量 ~100 200 后处理 20 220 实验结束善后 20 240。