金属的电化学腐蚀与防护
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金属的电化学腐蚀与防护
第二章金属的电化学腐蚀通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极；进行还原反应的电极就叫做阴极。
由此表明，作为一个腐蚀电池，它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。
而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成：1、阳极过程：金属溶解，以离子的形式进入溶液，并把当量的电子留在金属上；2、阴极过程：从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受；3、电流的流动：金属部分：电子由阳极流向阴极；溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移。
4、腐蚀电池的类型可以把腐蚀电池分为两大类：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池一、宏观腐蚀电池1）、异金属接触电池2）、浓差电池3）、温差电池二、微观腐蚀电池在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。
微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的1、金属化学成分的不均匀性2、组织结构的不均匀性3、物理状态的不均匀性4、金属表面膜的不完整性当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度规定为25 C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于E0，故E0称为标准电位。
由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的极化作用。
当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。
当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化。
消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程根据控制步骤的不同，可将极化分为两类：电化学极化和浓度极化极化分类：电化学极化：电子转移步骤最慢为控制步骤所导致浓度极化：电子转移步骤快，而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤电阻极化：电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。
产生阳极极化的原因：1、阳极的电化学极化2、阳极的浓度极化3、阳极的电阻极化。
析氢腐蚀以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为氢离子去极化腐蚀吸氧腐蚀以氧作为去极化剂的腐蚀过程，称为氧去极化腐蚀氢去极化腐蚀的特征1、阴极反应的浓度极化小,一般可以忽略。
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢
之前的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属
只能发生吸氧腐蚀.
[例2] ( )
(2009· 青岛模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴 极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐
D．4OH－－4e－ === 2H2O＋O2↑
解析：酸性条件下发生析氢腐蚀． 答案：C
2．下列方法中，不能用于进行金属防腐处理的是 . A．油漆 B．铝热反应 C．电镀
(
)
D．改变金属的内部结构
解析：铝热反应常用于由活泼金属Al制不活泼金属．
答案：B
3．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为
能转化为电能的装置，C错误；由于吸氧腐蚀与氧气、水
有关，所以钢柱在空气与水交界处比水下部分更容易腐蚀， D错误． 答案：A
4．为了保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有(
A．与石墨棒相连
)
B．与直流电源负极连接
C．与直流电源正极连接 D．与钢板相连
解析：金属保护的电化学方法：形成原电池的正极、电解 池的阴极． 答案：B
________．(填序号)
A．铜 C．锌 B．钠 D．石墨
(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率， 其中铁闸门应该连接在直流电源的________极．
解析： (1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正
极上O2得到电子． (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn，就可由 Zn失去电子，Zn被溶解，而Fe被保护，属于牺牲阳 极的阴极保护法．
金属的电讲义化学腐蚀与防护
【思路点拨】解答该题要注意以下三点： (1)生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池； (2)开始酸性较强发生析氢腐蚀； (3)导管内液面回升说明发生吸氧腐蚀。
【解析】选C。生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池，负极 是铁，铁失去电子发生氧化反应，碳是正极，正极发生还原反 应：开始时，因酸性较强发生析氢腐蚀，一段时间后导管内液 面回升且略高于小试管液面，说明具支试管中气体压强减小， 即此时发生吸氧腐蚀，反应式是2H2O＋O2＋4e－====4OH－， 故溶液的pH增大，A、B、D错误；C正确。
【解析】(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子发生氧化反应， 正极上O2得到电子。 (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子， 锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。 (3)属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电 源的负极。 答案:(1)O2＋2H2O＋4e－====4OH－ 氧化 (2)C (3)负
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为： 正极：_____，负极发生_____反应。 (2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用甲图所示 的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用______。 A.铜 B.锡 C.锌 D.石墨 (3)乙图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门 应该连接在直流电源的_______极。
二、金属的电化学防护 怎样用电化学原理防止金属的腐蚀？ (将钢闸门与金属的防护类型连线)
电解池
原电池
元贝驾考 元贝驾考2016科目一 科 目四
驾考宝典网 / 驾考宝典2016科目一 科目四
1.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程。( ×) 分析:金属失去电子是被氧化。 2.电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普 遍。(√ ) 分析:金属的化学腐蚀和电化学腐蚀同时存在，但电化学腐蚀 更普遍；吸氧腐蚀和析氢腐蚀与电解质溶液的酸性有关，但酸 性较强的环境不多，所以吸氧腐蚀更普遍。
金属的电化学腐蚀与防护
2.外加电流的阴极保护法 利用电解池原理,把被保护的钢铁设备作为阴极,用惰性电极作 为辅助阳极,在电解质溶液里,接外加直流电源。如图所示:
一二
思考感悟 电化学防护的实质是什么? 提示:电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电 解池的阴极,不参与电极反应,从而不被氧化。
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
中性或碱性
性较强
现象 无电流产生
有微弱电流产生
化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
反应
负极:Fe-2e- Fe2+
式(以 2Fe+3Cl2 铁腐蚀 2FeCl3
为例)
正极:2H2O+O2+4e4OH-
正极:2H++2eH2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍,危害更大
特别提醒只有在金属活动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顺序中位于氢前面的金属才可能发生 析氢腐蚀,位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
知识点1 知识点2 知识点3
点拨主要从以下几个方面来解决此类题目。 ①正确地判断出金属腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 ②如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,一般活泼的金属为负极
被腐蚀,不活泼的金属为正极被保护。
知识点1 知识点2 知识点3
金属腐蚀快慢的比较 【例题2】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的 顺序为( )
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
2.金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法。 将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属 作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。 (2)外加电流的阴极保护法。 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。
一二
思考感悟 电化学防护的实质是什么? 提示:电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电 解池的阴极,不参与电极反应,从而不被氧化。
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
中性或碱性
性较强
现象 无电流产生
有微弱电流产生
化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
反应
负极:Fe-2e- Fe2+
式(以 2Fe+3Cl2 铁腐蚀 2FeCl3
为例)
正极:2H2O+O2+4e4OH-
正极:2H++2eH2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍,危害更大
特别提醒只有在金属活动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顺序中位于氢前面的金属才可能发生 析氢腐蚀,位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
知识点1 知识点2 知识点3
点拨主要从以下几个方面来解决此类题目。 ①正确地判断出金属腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 ②如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,一般活泼的金属为负极
被腐蚀,不活泼的金属为正极被保护。
知识点1 知识点2 知识点3
金属腐蚀快慢的比较 【例题2】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的 顺序为( )
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
2.金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法。 将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属 作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。 (2)外加电流的阴极保护法。 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。
高中化学金属的电化学腐蚀和防护
金属的电化学防护原理：通过改 变金属表面的电化学环境，抑制 或减缓金属的电化学腐蚀过程。
常用的电化学防护方法：阳极 保护和阴极保护。
阳极保护：通过外加电流使金属 成为阳极，从而在金属表面形成 致密的氧化膜，提高耐腐蚀性。
阴极保护：通过外加电流使金属成 为阴极，从而在金属表面形成氢气 或氯离子，减少腐蚀的可能性。
在船舶和海洋工程中，金属的电化学 腐蚀和防护措施的应用，如船体的防 腐处理和海底管道的防腐蚀措施。
金属回收利用：通过电化学腐蚀和防护技术，可以将废旧金属回收并重新利用，减少对 自然资源的浪费。
污水处理：利用电化学腐蚀和防护技术，可以有效地处理污水中的有害物质，保护水资 源免受污染。
土壤修复：通过电化学腐蚀和防护技术，可以修复受到重金属污染的土壤，提高土壤质 量。
阴极保护：通过外加电流使金属成为阴极，从而防止腐蚀 阳极保护：通过外加电流使金属成为阳极，在表面形成保护膜 涂层保护：在金属表面涂覆防腐蚀涂层，如油漆、塑料等 电镀保护：在金属表面电镀一层耐腐蚀的金属，如锌、铬等
防护效果的持久性：分析防护 措施在长时间内对金属的保护 作用
防护措施的有效性：通过实验 数据评估防护措施对金属腐蚀 的抑制效果
外加电流的阴极保护法：通过向被保护金属提供外部电流，使其成为电解池的阴极，从而防止 金属腐蚀。
涂层保护：在被保护金属表面涂覆一层耐腐蚀材料，如油漆、塑料等，以隔离金属与腐蚀介质。
电化学保护：利用电解池原理，将被保护金属作为阴极进行电解处理，使其表面形成一层致密 的氧化膜，提高耐腐蚀性。
金属的电化学腐蚀：金属与电 解质溶液发生氧化还原反应， 导致金属损失的现象。
金属的性质：不同金属的电化学腐蚀速率不同，与金属的活泼性有关 介质种类：不同介质对金属的腐蚀速率有显著影响，例如酸、碱、盐等 介质浓度：介质浓度越高，金属的腐蚀速率越快 环境条件：温度、湿度、压力等环境条件也会影响金属的腐蚀速率
化学选修四4-4金属的电化学腐蚀与防护
(2)铁锅锈蚀的电极反应方程式为：
负极 2Fe- 4e- =2Fe2+ ，正极2H2O+O2+4e-=4OH-。 正、负极电极反应的产物会继续发生反应，反应的离
子方程式或化学方程式为
2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝
4Fe(OH)3
2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(x－3)H2O
电化 学
防护
应用
牺牲阳极的 阴极保护法
一些钢铁设备如锅炉 内壁、船体外壳等装
上镁合金或锌片
外加电流的 阴极保护法
土壤、海水及水中的 金属设备
实例
示意 图
●案例精析
【例1】关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( C )
A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O＝M(OH)n＋ n/2H2↑
B．马口铁(锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是 镀层被氧化
以下现象与电化学腐蚀无关的是 ( D ) A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B．生铁比纯铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁
锈
D．银质奖牌(纯银制成)久置后表面变暗
以下现象与电化学腐蚀无关的是( D ) A．镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐
蚀
B．生铁比纯铁容易生锈 C．镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛 D．输送氯气的钢管易被氯气腐蚀
(2)钢铁吸氧腐蚀的原理：
在潮湿的空气中，钢铁表面溶解有氧气，它与钢 铁中的碳和铁形成了原电池。这些微小的原电池 遍布钢铁表面。
负极(Fe)：2Fe－4e－＝2Fe2＋(氧化反应)
正极(C)：2H2O＋O2＋4e－＝4OH－(还原反应) 总反应：2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2 Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3， 再生成铁锈。
金属的电化学腐蚀与防护
植物油
记 录
有气泡产 生，反应 速率快
结 铁钉被腐 论 蚀最快
相当长时 间铁钉未 铁钉渐 被腐蚀 渐生锈
由于无O2， 较长时间铁 钉未被腐蚀
铁钉被 腐蚀
无现象 无现象
由于无O2， 铁钉未被 腐蚀
由于无O2、 H2O铁钉不
能被腐蚀
钢铁在干燥的空气里长时间不易被 腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐 蚀,这是什么原因呢?
金属的腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体 发生氧化还原反应而引起损耗的现象
2、金属腐蚀的本质： M - ne = M n+
3 种类
化学腐蚀
-
(不多见、无电流)
电化学腐蚀 (原电池、常见、有电流)
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
条件 现象
化学腐蚀 金属跟接触的物质反应 不产生电流
电化学腐蚀 不纯金属跟电 解质
金属被腐蚀后有什么危害？
（1）外形、色泽、机械性能发生变化； （2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废； （3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌； （4）地下金属管道泄漏； （5）轮船船体损坏； （6）金属腐蚀还可能造成环境污染。
损耗金属 损坏机械设备 造成经济损失 造成严重事故
一、金属的电化学腐蚀
练习
1．下列方法可用于金属防护的是（ D ）
①原电池反应 ②涂油漆 ③电镀 ④置于干燥环境 A．①③④ B．①②③ C．②③④ D．全部
2．有关金属腐蚀的论述，正确的是（ D）．
A．金属的腐蚀一定伴有电流产生 B．Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀 C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是
思考与交流
请根据生活常识以及下图总结金 属防护常用的方法，并解释这些方法 为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。
金属的电化学腐蚀与防护
电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞ 原电池的正极＞电解池的阴极
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护 法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
①电化学保护法，即将金属作为原电池的 正极或电解池的阴极而受到保护。 ②在金属表面覆盖保护层。 ③改变金属内部的组成结构，制成合金。
自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?
镀铬
烤蓝 烤漆
涂机油
涂凡士林
镀锌
4.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：
。
(5)>(2)>(1)>(3)>(4)
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
第四章 电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：
全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈. 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约100000亿美元， 我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币.
一、金属的腐蚀 1、什么是金属腐蚀？ 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进 行化学反应而腐蚀损耗的过程。
二、金属的防护 1、原理 防止金属失电子 2、电化学防护
⑴ 牺牲阳极保护法 形成原电池 反应时，让 被保护金属 做正极，活 泼金属做负 极。
⑵.外加电流的阴极保护法 将被保护金 属作为电解池 的阴极，另一 导电物质作为 阳极，在外加 直流电的作用 下使阴极得到 保护。
辅助阳极 （石墨）
3.金属的常见防护方法 ⑴.在金属表面覆盖保护层。
Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2
2H++Fe=Fe2++H
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护 法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
①电化学保护法，即将金属作为原电池的 正极或电解池的阴极而受到保护。 ②在金属表面覆盖保护层。 ③改变金属内部的组成结构，制成合金。
自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?
镀铬
烤蓝 烤漆
涂机油
涂凡士林
镀锌
4.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：
。
(5)>(2)>(1)>(3)>(4)
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
第四章 电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：
全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈. 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约100000亿美元， 我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币.
一、金属的腐蚀 1、什么是金属腐蚀？ 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进 行化学反应而腐蚀损耗的过程。
二、金属的防护 1、原理 防止金属失电子 2、电化学防护
⑴ 牺牲阳极保护法 形成原电池 反应时，让 被保护金属 做正极，活 泼金属做负 极。
⑵.外加电流的阴极保护法 将被保护金 属作为电解池 的阴极，另一 导电物质作为 阳极，在外加 直流电的作用 下使阴极得到 保护。
辅助阳极 （石墨）
3.金属的常见防护方法 ⑴.在金属表面覆盖保护层。
Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2
2H++Fe=Fe2++H
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铁：负极 水膜（电解质溶液）
碳：正极
在钢铁表面形成 无数微小原电池
在钢铁表面形成无数微小 原电池示意图
析氢腐蚀
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： 2H++ 2e- =H2 ↑
电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
分析：酸性较强条件下，易发生析氢腐蚀。如酸雨严 重的地方。
其他腐蚀快慢规律见学案第六页
联 系
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
课堂练习
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（ 1） 若液面上升，则溶液呈 中性或碱性 性，发生
-＝Fe2+ Fe – 2e 吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： , -＝4OH－ O +2H O+4e 2 正极： 2
（2） 若液面下降，则溶液呈 酸性 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-＝Fe2+ ++2e-＝H ↑ 2H 2 。 正极：
三、金属的防护
（1）制成合金（不锈钢）——改善 金属的内部组织结构（内因）
（2）在金属表面覆盖保护层——电 镀、油漆、钝化等
（3）电化学保护法——牺牲阳极的 阴极保护法、外加直流电源的阴极 保护法
1.牺牲阳极保护法
原理 ： 形成原电池反应时，让被保护金属做正 极，不反应，起到保护作用；而活泼金 属反应受到腐蚀。
第四节 金属的电化 学腐蚀与防护
一、金属腐蚀的概念及本质
1.概念：金属与周围的气体或液体 物质发生氧化还原反应而引起损耗 的现象。
2.本质：M - ne- = Mn+
二、金属腐蚀的类型
（1）化学腐蚀：金属与接触到的 干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石油）等直接 发生化学反应而引起的腐蚀。 （2）电化学腐蚀：不纯的金属与 电解质溶液接触时，会发生原电池 反应，比较活泼的金属失电子而被 氧化。
吸 氧 腐 蚀
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH电池反应： 2Fe+ O2* +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3· nH2O+(3-n) H2O
分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。
2.外加电流法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的 两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流 电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止 土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
辅助阳极 （不溶性）
外加电流的阴极保护法示意图
课堂练习
2.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是
(5) (2) (1) (3) (4)
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀 条 件 水膜呈较强的酸性。 吸氧腐蚀 水膜呈中性或酸性很弱或碱性。 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O （铁锈）
电 负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+ 极 ++2e-=H ↑ 正极 C(+) 2H 2 反 应 总反应: Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑