铁的吸氧腐蚀 析氢腐蚀 电化学腐蚀 化学腐蚀的关系

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化学腐蚀与电化学腐蚀知识点整理

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金属腐蚀的现象十分复杂,根据金属腐蚀的机理不同,通常可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。

1 化学腐蚀金属材料与干燥气体或非电解质直接发生化学反应而引起的破坏称化学腐蚀。

钢铁材料在高温气体环境中发生的腐蚀,通常属化学腐蚀,在生产实际中常遇到以下类型的化学腐蚀。

a、钢铁的高温氧化钢铁材料在空气中加热时,铁与空气中的02发生化学反应,在570℃以下反应如下:3Fe + 202 Fe304生成的Fe304是一层蓝黑色或棕褐色的致密薄膜,阻止了O2与Fe的继续反应,起了保护膜的作用。

在570℃t22_k生成以FeO为主要成分的氧化皮渣,反应如下:2Fe + O2 2FeO生成的FeO是一种既疏松又极易龟裂的物质,在高温下O2可以继续与Fe反应,而使腐蚀向深层发展。

不仅空气中的氧气会造成钢铁的高温氧化,高温环境中的CO2,水蒸气也会造成钢铁的高温氧化,反应如下:Fe + CO2 FeO + CO;Fe + H2O FeO + H2温度对钢铁高温氧化影响极大,温度升高,腐蚀速率显著增加,因此,钢铁材料在高温氧化性介质(O2,C02,H20等)中加热时,会造成严重的氧化腐蚀。

b、钢的脱碳钢中含碳量的多少与钢的性能密切相关。

钢在高温氧化性介质中加热时,表面的C或Fe3C极易与介质中O2,C02,水蒸气,H2等发生反应:Fe3C(C) + 1/2O2 3Fe + CO; Fe3C(C) + C02 3Fe + 2CO;Fe3C(C) + H20 3Fe + CO + H2; Fe3C(C) + 2H2 3Fe + CH4上述反应使钢铁工件表面含碳量降底,这种现象称为"钢的脱碳"。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀

析氢腐蚀和吸氧腐蚀

析氢腐蚀的基本原理
金属发生析氢腐蚀时,阴极上将进行如下 反应:
由反应式可知,其最终产物是氢分子。当 电极电位比氢的平衡电位负时,上式的平 衡就向右移动,发生氢离子放电,溢出氢 气;若电极电位比氢的平衡电位略正时, 平衡将向左移动,氢气转变为氢离子。
发生析H2腐蚀的必要条件: EH>EM
对于
阴极过程由氧的去极化和氢去极化共同组 成。
当i=id时,ηO→∞,极化曲线将有着FSN
走向。但实际上,电位向负方向移动不可能 无限制的继续下去,因为当电位负到一定程 度时,在电极上除了氧的还原外,某种新的 电极过程也可以进行了。
在水溶液中,这一过程通常是析氢反应
的还原过程,该反应的平衡电位比氧还原反 应的平衡电位要负1.23V。在达到氢电极的平 衡电位Ee,H后,氢离子去极化过程就开始与氧 去极化过程加和起来(曲线FSQG)
Had+ H+•H2O+e→H2↑+H2O
④ H2分子聚集成H2泡逸出。 H2的不断逸出,吸收了阴极极化而积累的大量电子,完 成去极化作用。
H+去极化过程的阴极极化曲线
减小析氢腐蚀的途径
析氢腐蚀多数为阴极控制或阴、阳极混合 控制,腐蚀速度主要决定于析氢过电位的 大小。
ηO = ao + bo lg ic
ao:与电极材料、表面状态、溶液组成和温度有关; bo:与电极材料无关。
• 氧离子化过电位越小,氧与电子结合越容易,腐蚀速率越大; 一般金属上氧离子化过电位都较高,多在1V以上。
当电流密度较小时,氧过电位与电流密度呈直线关系
ηO=ωi = RFi
在一定的阴极电流密度下氧还原反应的实际电位与该溶液中 氧电极的平衡电位间的差值,称为该电流密度下氧离子化过 电位,简称氧过电位,以η 表示。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀的例子

析氢腐蚀和吸氧腐蚀的例子

析氢腐蚀和吸氧腐蚀都是金属在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的例子。

析氢腐蚀是指金属在酸性环境中发生的腐蚀,例如铁在酸性溶液中发生的腐蚀。

在这个过程中,铁失去电子形成亚铁离子进入电解质溶液,电子经过一段导体到达碳等不活泼电极,溶液中的氢离子结合电子生成氢气。

吸氧腐蚀是指金属在溶有一定量氧气的中性或弱酸性溶液中发生的腐蚀,例如钢铁在潮湿空气中的腐蚀。

在这个过程中,铁失去电子形成亚铁离子进入电解质溶液,电子经过一段导体到达碳等不活泼电极,溶液中的氧离子结合电子生成氧气。

通过观察虚拟仿真电化学装置可以观察到这两个过程的电子的得失及流动过程。

同时可以通过生活中的一些例子理解这两种腐蚀。

比如析氢腐蚀的一个例子是在氢脆化处理的铝制容器中放置硫酸,因为容器壁的铝能够与稀硫酸反应产生氢气,而氢气的存在会导致容器壁的铝发生析氢腐蚀。

而吸氧腐蚀的一个例子是钢铁生锈的过程,因为钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性,但溶有一定量的氧气,此时就会发生吸氧腐蚀,生活中的钢铁腐蚀主要是发生的吸氧腐蚀。

知识点总结3 金属的腐蚀与防护

知识点总结3 金属的腐蚀与防护

知识点总结3 金属的腐蚀与防护知识点总结三·金属的腐蚀与防护知识点1·金属的腐蚀1. 金属腐蚀的概念(1)金属的腐蚀是指金属或合金与身边环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。

(2)金属腐蚀的实质:金属原子失去电子被氧化的过程,M -ne - === M n+(M 表示金属)(3)金属腐蚀的类型:化学腐蚀和电化学腐蚀表1 化学腐蚀与电化学腐蚀2. (1)化学腐蚀:4Fe + 3O 2 + 2nH 2O === 2Fe 2O 3·nH 2O (2)电化学腐蚀:吸氧腐蚀和析氢腐蚀① 吸氧腐蚀通常事情下,在潮湿的空气中,钢铁的表面凝聚了一层溶有氧气的水膜,这层水膜、铁和铁中存在少量碳单质形成了无数弱小的原电池。

这些弱小的原电池遍布钢铁表面。

当身边环境呈若酸性或中性时,发生“吸氧腐蚀”。

负极:;正极:。

总反应:。

上述电化学腐蚀中汲取氧气,故称为吸氧腐蚀。

② 析氢腐蚀当钢铁表面水膜呈较强的酸性时,正极析出氢气发生“析氢腐蚀” 负极:;正极:。

总反应:。

上述电化学腐蚀会生成氢气,故称为析氢腐蚀。

(3)铁锈的生成铁锈的要紧成分:Fe 2O 3·nH 2O钢铁在中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀后,生成的氢氧化亚铁会进一步被O 2氧化,生成氢氧化铁,氢氧化铁部分脱水生成Fe 2O 3·nH 2O (铁锈的要紧成分)。

要紧的化学方程式: 4Fe(OH)2+ 2H 2O+O 2==4Fe(OH)32Fe(OH)3== Fe 2O 3 · nH 2O+(3-n)H 2O知识点2·金属的防护1. 金属防护的原理金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过程。

防止金属被腐蚀,算是阻断金属发生氧化反应的途径。

2. 金属防护的常用办法:(1)改变金属组成或结构如:将铬、镍加入一般钢里制成别锈钢。

(2)在金属表面覆盖爱护层原理:隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。

铁发生电化学腐蚀方程式

铁发生电化学腐蚀方程式

电化学腐蚀的方程式:
(1)析氢腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较强时)电化学腐蚀
负极(Fe):Fe-2eˉ=Fe²+
Fe²++2H²O=Fe(OH)²+2H+
正极(杂质):2H++2eˉ=H²
电池反应:Fe+2H²O=Fe(OH)²+H²↑
由于有氢气放出,所以称之为析氢腐蚀。

(2)吸氧腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较弱时)
负极(Fe):Fe-2eˉ=Fe²+
正极:O²+2H²O+4eˉ=4OHˉ
总反应:2Fe+O²+2H²O=2Fe(OH)²
由于吸收氧气,所以也叫吸氧腐蚀。

析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的Fe(OH)²被氧所氧化,生成Fe(OH)³脱水生成Fe²O³铁锈。

4Fe(OH)²+O²+2H²O=4Fe(OH)³
钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。

Fe+2H²O=Fe(OH)²+H²↑
O²+2H²O+4eˉ→4OHˉ
2Fe+O²+2H²O=2Fe(OH)²;2H++2eˉ→H²
析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中,而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀

析氢腐蚀和吸氧腐蚀

由于缓慢步骤形成 的阻力,在氢的平 衡电位下将不能发 生析氢腐蚀。因此 氢的析出电位要比 氢电极的平衡电位 更负一些,两者间 差值的绝对值称为 氢过电位。
在一定电流密度下,氢的平 衡电位与析氢电位之差,就 是该电流密度下氢的过电位。
过电位是电流密度的函数。
析氢过程的阴极极化曲线
(氢离子作为唯一的去极 化剂情况下)
a值与材料有关。
根据缓慢放电理论求得的b H值为0.118V(25℃), 这与大多数金属电极上实测的b H值大致相同, 见表5-l。
在酸性溶液中,25℃时,氢在铂、钯电极上析 出的实测数据 b H为0.03V,说明氢析出的控制 步骤不是式(5-6)所示。目前可以认为,极化不 大时,在光滑的铂、钯金属上,氢析出的控制 步骤如式(5-7)所示;极化较大或电极表面被极 化时,控制步骤可能如式(5-8)所示。
第一节 电化学腐蚀中的阴极过程
金属在电解质溶液中发生电化学腐蚀的根本 原因是:
电解质溶液中含有能使该种金属氧化的物质, 即腐蚀过程的去极化剂。
去极化剂的阴极过程与金属氧化的阳极过程 共轭组成腐蚀过程。显然,没有阴极过程,阳 极过程就不会发生,金属也就不会发生电化学 腐蚀。
由阴极极化的本质可知,凡能在阴极上吸收电子的 过程(即阴极还原反应)都可以构成金属电化学腐蚀的 阴极过程。
( 4 )氢分子聚集成氢气泡析出。
在这些步骤中,如果某一步骤进行得缓慢,就会控 制影响着其他步骤的顺利进行,由阳极流过来的电子就 会在阴极上积累,导致阴极电位向负向移动,从而产生 一定的阴极过电位。
在碱性介质中,如果发生析氢反应,电极上还原的 不是氢离子,而是水分子,是电子直接加在水分子上, 然后分解产生氢气和OH-
当前的电化学工业主要是水溶液的电化学,水的电 解过程可能叠加到任何阴极或阳极反应上,所以析氢过 电位的研究也有很大的实用价值。

高二化学反应原理 金属的腐蚀和防护

高二化学反应原理 金属的腐蚀和防护
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 一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀
金属腐蚀速率的比较
1、电解原理引起的腐蚀(阳极) > 原 电池原理引起的腐蚀 > 化学腐蚀 > 有 防腐措施的腐蚀
• 2、对于同一种金属来说,腐蚀的快慢 为:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电 解质溶液
有微弱电流产生
金属被氧化
较活泼金属被氧化
两者往往同时发生,电化腐蚀更普遍
请比较下列现象的差异?
铁与酸反应,铁被腐 蚀。腐蚀速率较慢。
铁作负极被腐蚀 腐蚀速率较快。 形成原电池加快了反 应速率
钢铁的吸氧腐蚀
负极:(Fe) 正极:(Cu)
Fe-2e=Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH- Fe+2OH-=Fe(OH)2
做负极材料常用的有__镁__、__铝__、__锌___
知识总结
(三)、金属防护的方法
(1)、改变金属的内部组织结构,如 不锈钢 (2)、在金属表面覆盖保护层,如
覆盖油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化 成致密的气化膜等 (3)、电化学保护法 (消除引起金属发生电化腐蚀 的原电池反应的方法)
在要保护的金属上连接比该金属更活泼的金属或 合金
• 3、对于同一电解质溶液来说,电解质 溶液浓度越大,腐蚀越快。
• 4、 与构成原电池的材料有关。两极材 料的活泼性差别越大,活泼金属(负极) 腐蚀速率就越快。
• 2.在装有水的容器中,用棉线悬挂一个在 水中保持平衡的金属棒,该棒由铁和铜焊 接而成,棉线系在两种金属接缝处(如 图),再向水中加入少量CuSO4,经过一段
金属的腐蚀与防护
铁锈斑斑

人教版高中化学选修1 第三章 第二节 金属的腐蚀和防护练习含答案

人教版高中化学选修1 第三章 第二节 金属的腐蚀和防护练习含答案

第二节金属的腐蚀和防护1.为什么钢铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈?提示:不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成微小原电池而发生电化学腐蚀,主要发生吸氧腐蚀,加快了反应速率。

►综合拓展一、化学腐蚀和电化学腐蚀的比较二、吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较(以钢铁腐蚀为例)►尝试应用1.钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀时,正极的反应式为(C)A.Fe-2e-===Fe2+B.2H++2e-===H2↑C.2H2O+O2+4e-===4OH-D.Fe-3e-===Fe3+解析:考查金属的电化学腐蚀的实质。

钢铁中含有多种杂质,在考虑钢铁的电化学腐蚀时,为了简化问题,主要讨论碳杂质问题,也就是以Fe为负极,C为正极的原电池反应。

在中性条件或弱酸性条件下发生的是吸氧腐蚀,原电池的正极为C,发生还原反应,即得电子反应,故A、D两项应排除,在B、C两项中,B项是析氢腐蚀的电极反应式,所以C项符合题意。

金属的防护2.镀锌铁与镀锡铁的镀层破损后,哪个更耐腐蚀?提示:镀锌铁更耐腐蚀,因为发生电化学腐蚀时,锌比铁活泼,因此适合作原电池的负极,失去电子被氧化,从而保护了铁。

而锡不如铁活泼,当镀锡铁镀层破损后,铁做负极,失去电子被氧化。

►综合拓展三、金属的防护1.保持金属表面清洁干燥。

2.金属表面涂抹油漆等保护层。

3.改变金属内部结构,如制成合金。

4.通过化学方法使其表面形成保护层,如电镀、形成氧化膜等。

5.电化学防护法——牺牲阳极的阴极保护法。

电化学防护法应用原电池原理,让被保护金属作为正极,另找一种活动性较强的金属作为负极。

例如在锅炉内壁、船舶外壳装上若干锌块,就可保护钢铁设备。

发生的电极反应:负极:2Zn-4e-===2Zn2+;正极:O2+2H2O+4e-===4OH-。

锌块不断被腐蚀,可定期拆换,使铁得到保护。

►尝试应用2.下列做法不能起防锈作用的是(A)A.保留铁制品上的铁锈B.在铁制品表面镀锌C.在金属机械上涂油D.在车、船的表面刷油漆解析:铁锈是比较疏松的氧化膜,容易保存一些水分,形成电解质溶液加速铁的腐蚀,不能起到防锈的作用。

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铁的吸氧腐蚀、析氢腐蚀和电化学腐蚀之间的关系
引言
在日常生活中,我们经常会见到铁制品被氧气腐蚀、析氢腐蚀或发生电化学腐蚀的现象。

这些腐蚀现象不仅影响了铁制品的外观和性能,还可能对工业和基础设施造成严重的损害。

了解铁的吸氧腐蚀、析氢腐蚀和电化学腐蚀之间的关系,对于防止腐蚀、延长铁制品的使用寿命具有重要意义。

铁的吸氧腐蚀
铁的吸氧腐蚀是指铁与氧气发生化学反应,生成铁的氧化物的过程。

当铁暴露在空气中时,铁表面的铁原子与空气中的氧气发生反应,生成铁的氧化物,常见的有铁锈(Fe2O3)和黑铁矾(FeSO4)。

这种腐蚀过程是一个氧化反应,同时也是一个放热反应。

铁的吸氧腐蚀是一个自发的过程,速度取决于环境条件,如湿度、温度和氧气浓度。

在潮湿的环境中,铁的吸氧腐蚀速度更快。

此外,铁的吸氧腐蚀还会受到其他因素的影响,如酸雨、盐水等。

铁的析氢腐蚀
铁的析氢腐蚀是指铁与酸性环境中的酸发生化学反应,生成氢气的过程。

当铁暴露在酸性环境中时,铁表面的铁原子与酸发生反应,生成氢气和相应的盐。

这种腐蚀过程是一个还原反应,同时也是一个放热反应。

铁的析氢腐蚀是一个自发的过程,速度取决于环境条件,如酸的浓度、温度和铁与酸接触的时间。

在浓度较高的酸中,铁的析氢腐蚀速度更快。

此外,铁的析氢腐蚀还会受到其他因素的影响,如氧气的存在、温度的变化等。

电化学腐蚀
电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的腐蚀现象。

在电解质溶液中,金属表面会发生氧化和还原反应,形成阳极和阴极区域,从而导致金属的腐蚀。

对于铁的电化学腐蚀来说,铁表面的一部分被氧化成离子,并在溶液中扩散,同时在阴极区域发生还原反应。

电化学腐蚀的速度取决于多个因素,如电解质溶液的成分、温度、金属的表面状态和电位差等。

在电解质溶液中,如果存在其他金属或电解质的离子,会形成电化学腐蚀的电池。

此外,金属表面的缺陷和不均匀性也会加速电化学腐蚀的发生。

铁的吸氧腐蚀、析氢腐蚀和电化学腐蚀的关系
铁的吸氧腐蚀、析氢腐蚀和电化学腐蚀之间存在着一定的关系。

首先,铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀都是铁与外界环境发生化学反应的结果。

吸氧腐蚀是铁与氧气发生反应,而析氢腐蚀是铁与酸发生反应。

两种腐蚀过程都是自发的,会导致铁表面的损失和性能的降低。

其次,铁的电化学腐蚀也与吸氧腐蚀和析氢腐蚀有关。

电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生的腐蚀现象,铁的电化学腐蚀也会导致铁表面的损失和性能的降低。

在电解质溶液中,铁表面的一部分会被氧化成离子,并在溶液中扩散,同时在阴极区域发生还原反应。

这个过程类似于铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀,都涉及到金属表面的氧化和还原反应。

最后,铁的吸氧腐蚀、析氢腐蚀和电化学腐蚀之间的关系还可以通过防腐措施来解释。

为了防止铁的腐蚀,可以采取一些措施,如涂层防护、阳极保护和选择合适的材料等。

涂层防护可以在铁表面形成一个隔离层,阻止氧气和酸与铁直接接触,从而减缓吸氧腐蚀和析氢腐蚀的发生。

阳极保护则是在金属表面形成一个电化学电池,将金属作为阴极,从而减缓电化学腐蚀的发生。

选择合适的材料可以避免铁与特定环境中的化学物质发生反应,从而减少腐蚀的可能性。

结论
铁的吸氧腐蚀、析氢腐蚀和电化学腐蚀是铁与外界环境发生化学反应的结果。

铁的吸氧腐蚀是铁与氧气发生反应,析氢腐蚀是铁与酸发生反应,电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生的腐蚀现象。

这些腐蚀过程都是自发的,会导致铁表面的损失和性能的降低。

铁的吸氧腐蚀、析氢腐蚀和电化学腐蚀之间存在相似之处,都涉及到金属表面的氧化和还原反应。

通过采取适当的防腐措施,可以减缓铁的腐蚀过程,延长铁制品的使用寿命。

以上内容仅供参考,具体请根据实际情况进行调整。

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