金属腐蚀和防护课后习题答案解析

腐蚀与防护试题

1化学腐蚀的概念、及特点

答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。

是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。

归纳化学腐蚀的特点

在不电离、不导电的介质环境下

反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应

腐蚀速度与程度与外界电位变化无关

2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？

答案：氧化膜保护作用条件：

①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度

氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。

PB原理的数学表示：

反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量

氧化物的体积： V MO = m'/ ρ '

用ϕ = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ）

当ϕ > 1 金属氧化膜具备完整性条件

部分金属的ϕ值

氧化物ϕ氧化物ϕ氧化物ϕ

MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2

Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3

Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8

FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6

Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4

SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2

MgO 1.0 CaO 0.7

MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于ϕ值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。

Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，ϕ值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。

MgO CaO ϕ值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。

3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别

答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。

与化学腐蚀比较：

①是“湿”腐蚀

②氧化还原发生在不同部位

③有电流产生

④与环境电位密切相关

⑤有次生产物

4、解释现象：试验1：铜块与锌块相互接触，放入稀盐酸介质中，在铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解。

试验2：将铜块与锌块不相互接触，而在体系外用导线连接，若在导线间连接电流表。铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解，电流表针发生转动。

试验3：将锌块置于稀盐酸介质中，可见锌块不断溶解，氢气不断产生。

答案：在电动序上，锌比铜易失去电子，电子通过导线或与铜接触面进入铜块，在铜表面将电子传递给氢离子而形成氢气。同时锌离子进入溶液。 Zn → Zn 2+＋2e 阳极 2H +＋2e(Cu) →H 2↑ 阴极

锌块自身在盐酸介质之中的溶解问题的解释：微观动态腐蚀电池。

结论：将两种不同电极电位的金属相互接触（或用导线连接）放入同一种电解质溶液中。 现象：电位较正的一端产生气泡，较负的一端会逐渐溶解。

5、解释现象：试验：3%NaCl 水溶液1滴至光亮的铁片上，加少量铁氰化钾（K 3Fe(CN)6)和酚酞试剂，然后把铁片置于磁场中。

现象：在液滴上逐渐产生蓝红相间的斑点，接着液滴中心变蓝，边缘便成粉红，液滴缓慢旋转。

答案：解释现象：

在液滴上，初期溶解氧一旦被还原，大气中的氧优先溶于液滴边缘，使液滴中心相对贫氧，使整个液滴产生氧浓差。结果：液滴中心较负成为阳极， 发生：Fe →2e = Fe 2+反应。 Fe 2+ 与K 3Fe(CN)6作用，形成蓝色。 液滴边缘部位较正，成为阴极， 发生：O 2＋H 2O ＋4e →4OH －反应。 OH －与酚酞作用，形成粉红色。 又由于液滴中心的Fe 2+ 向边缘扩散， OH －向中心扩散，使在铁片内部的电子流向液滴边缘而形成磁场，在外磁场的相互作用下，使液滴发生旋转。

6、举例说明氧浓差腐蚀

答案：例：金属在土壤中（与土接触点为贫氧，为负极，金属腐蚀；与空气接触点为富氧，为正极，金属不腐蚀。）

船的吃水线附近（水下为贫氧区，为负极，金属腐蚀；水上为富氧区，金属不腐蚀。 搅拌杆与液面接触处（同上）。

7、解释现象：试验：一根铜丝一端置于0.1mol/LCuSO 4溶液中，另一端置于1mol/LCuSO 4溶液中。发现，铜丝置于0.1mol/LCuSO 4溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解）。

答案：解释：由于两种浓度的盐通过铜丝组成了同一体系：高浓度一端铜离子有沉积的趋势，低浓度的一端铜有溶解的趋势，则，低浓度一端溶解给出的电子沿铜片流向另一端（高浓度一端），以满足沉积铜所需要的电子。只所以发生电子流动，是因为在两端盐浓差使铜丝两端产生电位差。

8、解释现象：试验：一根铁丝一端置于高温溶液中，另一端置于低温溶液中。发现，铁丝置于高温溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解）。

答案：解释：高温部位金属活性强，易脱离金属表面而氧化，低温区或性弱。这样形成高温区的金属氧化，产生的电子由铁丝流向低温一端，是低温一端的金属离子沉积。

各种热交换器、燃烧器等已发生温差腐蚀

9、绘出Fe —H 2O 的E —pH 图，指出保护区、腐蚀区、钝化区和过钝化区。并举例说明该图的应用。

答案：