析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式
腐蚀学原理--第四章 析氢腐蚀与吸氧腐蚀资料
4.1.3 析氢腐蚀的控制过程
1 阴极控制
锌在酸中的溶解就是阴极控制下的 析氢腐蚀，腐蚀速度主要取决于析 氢过电位的大小。
由于Zn的溶解反应有低的活化极 化，而氢在Zn上的析出过电位却 非常高，因此Zn的析氢腐蚀为阴 极控制。这种情况下，若Zn中含 有较低氢过电位的金属杂质，如 Cu、Fe等，阴极极化减小，使腐 蚀速度增大。相反，如果Zn中加 入汞，由于汞上的析氢过电位很高， 可使Zn的腐蚀速度大大下降。
3．混合控制
铁和钢在酸性溶液中的析氢腐蚀中存在着阴、 阳极混合控制，因为阴、阳极极化大约相同。 在给定电流密度下，碳钢的阳极和阴极极化都 比纯Fe的低，这意味着碳钢的析氢腐蚀速度比 纯 Fe大。钢中含有杂质 S时，可使析氢腐蚀速 度增大。因为一方面可形成 Fe—FeS局部微电 池，加速腐蚀；另一方面，钢中的硫可溶于酸 中，形成 S2- 离子。由于 S2- 极易极化而吸附在 铁表面，强烈催化电化学过程，使阴、阳极极 化度都降低，从而加速腐蚀。 若含 S 的钢中加入 Cu 或 Mn ，其作用有二，一 是其本身是阴极，可加速Fe的溶解；另一方面 却可抵消 S 的有害作用。因为溶解的 Cu+ 又沉 积在 Fe 表面，与吸附的 S2- 离子形成 Cu2S ，在 酸中不溶(溶度积为10-48)。因此可消除S2-对电 化学反应的催化作用。加入Mn也可抵消S的有 害作用，因为一方面可形成低电导的MnS；另 一方面减少了铁中的 S 含量，而且 MnS 比 FeS 更易溶于酸中。
如果溶液中含有铂离子，它们 将在腐蚀金属Fe上析出，形成 附加阴极。氢在Pt上的析出过 电位比在Fe上小得多，从而加 速Fe在酸中的腐蚀(图4-3)。
如果溶液中含有某种表 面活性剂，会在金属表 面吸附并阻碍氢的析出 ，大大提高析氢过电位 。这种表面活性剂就可 作为缓蚀剂，防止金属 的腐蚀。 溶液的pH值对析氢过电 位的影响是在酸性溶液 中，氢过电位随 pH 值增 加而增大；而在碱性溶 液中，氢过电位随 pH 值 增加而减小。
常见电极反应式
中学重要的电化学方程式1．钢铁的析氢腐蚀（电解质溶液呈较强酸性）负极： Fe －2e - = Fe 2＋ 正极： 2H ＋＋2e -＝H 2↑2．钢铁的吸氧腐蚀 （电解质溶液呈弱酸性、中性）负极： Fe －2e - = Fe 2＋ 正极： O 2＋4e -＋2H 2O = 4OH －3．镁铝插入氢氧化钠溶液中形成原电池负极：Al －3e －+4OH -＝AlO 2-+2H 2O 正极： 2H 2O+2e -=H 2↑+2OH -4．镁铝插入盐酸中形成原电池负极： Mg －2e -= Mg 2＋ 正极： 2H ＋＋2e -＝H 2↑5．铅蓄电池负极：:Pb + SO 42--2e -=PbSO 4 正极：PbO 2+4H ++SO 42-+2e -= PbSO 4+2 H 2O6．氢氧燃料电池（NaOH 溶液为电解质溶液）负极: H 2 -2e -+ 2OH - = 2H 2O 正极： O 2+4e -+2H 2O=4OH -7．氢氧燃料电池（稀硫酸为电解质溶液）负极: H 2 -2e - = 2H + 正极： O 2＋4e -+4H +=2H 2O8．甲烷燃料电池（氢氧化钠溶液为电解质溶液）负极：CH 4 -8e - + 10OH - = CO 32- + 7 H 2O 正极：O 2＋4e -＋2H 2O = 4OH － ；9．甲烷燃料电池（稀硫酸为电解质溶液）负极：CH 4 -8e -+2H 2O=CO 2+8H + 正极：O 2＋4e -+4H +=2H 2O ；10．惰性电极电解氯化铜溶液阴极：Cu 2+ + 2e - = Cu 阳极：2Cl - - 2e - = Cl 2↑ 总反应：CuCl 2 Cu + Cl 2↑ 11．惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液等 阴极：2H + + 2e - = H 2↑ 阳极： 4OH - - 4e - = 2H 2O + O 2↑总反应：2H 2O 2H 2 ↑+ O 2↑ 12．氯碱工业：阴极：2H ＋＋2e －＝H 2↑ ；阳极：2Cl -―2e -＝Cl 2↑；总反应：2NaCl ＋2H 2O 2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑ 。
高中常见原电池电极反应式书写总结
高 中常见的原电池电极反应式的书写一、一次电池1、 伏打电池:（负极一Zn ,正极一Cu ,电解液一HbSQ ）负极： Zn - 2e ==Zn正极：2H +2e ==H> T + 2 +总反应离子方程式 Zn + 2H == H 2 T + Zn2、铁碳电池（析氢腐蚀）：（负极一Fe ,正极一C,电解液一一酸性） 负极：Fe - 2e _==Fe 2+正极：2H ++2e _ ==H T+ 2+ 总反应离子方程式 Fe+2H ==f T +Fe3、 铁碳电池（吸氧腐蚀）：（负极一Fe ,正极一C,电解液一一中性或碱性）负极：2Fe - 4e ==2Fe 正极：Q+2HQ+4e ==4QH - 总反应化学方程式：2Fe+Q+2H2Q==2Fe （QH 》 4Fe （QH ）2+Q+2H2O==4Fe （QH 》；2Fe （QH ）s ==Fe 2Q 3 +3 H 2Q （铁锈的生成过程）4、铝镍电池：（负极一Al ，正极一Ni ，电解液一一NaCI 溶液）负极：4Al - 12e _ ==4Al 3+正极：3O>+6H 2O+12e _==12OH - 总反应化学方程式： 4AI+3O 2+6H2O==4AI （OH ）3 （海洋灯标电池） 5、 铝-空气-海水 （负极一一铝，正极一一石墨、铂网等能导电的惰性材料，电解液一一海水）负极：4Al _ 12e _ ==4AI 3+正极：3Q 2+6H 2O+12e ==12OH 总反应式为：4AI+3O 2+6HO===4AI （OH ）3 （铂网增大与氧气的接触面）（海洋灯标电池）6、 普通锌锰干电池：（负极一一Zn ,正极一一碳棒，电解液一一 NHCI 糊状物）负极：Zn - 2e _==Zn 2+ 正极：2MnQ+2NH ++2e _==MnQ +2NH 3+H2O总反应化学方程式： Zn+2NHCI+2M nO=Z nCl 2+MnO+2NH+H 2O7、 碱性锌锰干电池：（负极一一Zn ,正极一一碳棒，电解液 KOH 糊状物）负极：Zn + 2OH - 2e _== Zn （OH ） 2 正极：2MnO+ 2H 2O + 2e _==2MnO （OH ） +2OH 总反应化学方程式： Zn +2MnQ +2H 2O == Zn （OH ） 2 + MnO （OH ）8、 银锌电池：（负极一一Zn ,正极一一A@Q,电解液NaOH ）负极：Zn+2OH - 2e _== ZnO +HQ 正极：AgO + H 2O + 2e _== 2Ag + 2OH _总反应化学方程式： Zn + Ag 2O == ZnO + 2Ag9、镁铝电池：（负极一一AI ，正极一一Mg 电解液KOH负极（AI ） : 2AI + 8OH 一 + 6e _ = 2AIO 2_ +4HLO 正极（Mg ） : 6H 2O + 6e _ = 3H 2 T +6OH 总反应化学方程式： 2AI + 2OH _ + 2H 2O = 2AIO 2_ + 3出T10、 一次性锂电池： （负极一一金属锂，正极一一石墨，电解液：LiAICI 4_ SOCI 2） 负极：8Li _ 8e _ = 8 Li + 正极：3SOC 2 + 8e _ = SO 2一+ 2S + 6CI _总反应化学方程式 8Li + 3SOCI 2 === Li 2SQ + 6LiCI + 2S 二、二次电池（又叫蓄电池或充电电池）1、 铅蓄电池：（负极一Pb 正极一PbQ 电解液一 稀硫酸）放电时：负极： Pb _ 2e + SO ==PbSO 正极：PbQ + 2e + 4H + SO ==PbSO+ 2HQ总化学方程式 Pb + PbQ + 2H 2SQ==2PbSO+2H 2O2、镍镉电池（负极一一Cd 、正极一NiOOH 电解液：KOH 溶液）Ni （OH ） 2+Cd （OH ）2 放电时 负极：Cd _ 2e — + 2 OH -= = Cd （OH ）2 正极：2NiOOH + 2e —+ 2H 2O == 2Ni （OH ） 2+ 2OH 「 总化学方程式 Cd + 2NiOOH + 2H 2O===Cd （OH 2 + 2Ni （OH ） 2三、燃料电池：书写过程归纳：列物质，标得失 选离子，配电荷燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池，它与原电池形成条件有一点相悖，就是不一定两极是两根活动性不同的电极，也可以用相同的两根电极。
2021-2022学年人教版高中化学选修4导学案：4.4金属的电化学腐蚀与防护 Word版含答案
第四节金属的电化学腐蚀与防护1.生疏金属腐蚀的危害，能利用原电池原理解释电化学腐蚀的缘由。
2.能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。
3.了解金属腐蚀的防护方法。
金属的腐蚀1．概念：金属与四周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：金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。
3．分类(1)化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
(2)电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。
电化学腐蚀又可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
4．钢铁的电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述条件水膜酸性较强水膜呈中性或酸性很弱电极反应负极(Fe)Fe－2e－===Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋正极(C) 2H＋＋2e－===H2↑2H2O＋O2＋4e－===4OH－总反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2其他反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈Fe2O3·x H2O1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以都是化学腐蚀。
( )(2)由于CO2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。
( )(3)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。
( )(4)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区分在于前者有H2生成，后者有O2参与。
( ) 答案：(1)×(2)×(3)×(4)√2．请以吸氧腐蚀为例，用化学方程式解释铁锈(Fe2O3·x H2O)的形成过程。
(1)负极：____________________________________。
(2)正极：____________________________________。
材料腐蚀与防护-第五章-析氢腐蚀和吸氧腐蚀.
氧去极化的阴极极化曲线： 由于氧去极化的阴极过程与氧向金属表面输送过程及 氧的离子化反应有关．所以氧去极化的阴极极化曲线比较 复杂。 分为四个部分： (1)阴极过程由氧离子化反应控制，即反应速度＜ ＜传输速度。 (2) 阴极过程由氧的扩散过程控制，即传输速度＜ ＜反应速度。 随着电流密度的不断增大，氧扩散过程缓慢引起浓差 极化。 (3)阴极过程由氧的离子化反应与氧的扩散过程混 合控制，即传输速度=反应速度。 (4)阴极过程由氧去极化及氢去极化共同控制。
析氢腐蚀的特征： 1.阴极反应浓度极化较小，一般可以忽略，原因： • （1）去极化剂是带电的半径很小的氢离子，在 溶液中有较大的迁移和扩散能力； • （2）去极化浓度较大，在酸性溶液中是氢离子， 在中性和碱性溶液中是水分子；H2O+e—H+OH• （3）氢气泡的搅拌作用； 2.与PH值关系较大。 3.与金属材料的本质和表面状态有关。 4.与阴极面积有关。 5.与温度有关。
影响氧去极化腐蚀的因素： （1）氧的浓度： 极限扩散电流密度随溶解氧的浓度增加 而增加，氧去极化腐蚀速度随着氧的浓度增加而增加。 （2）流动速度： 在氧浓度一定的情况下，极限扩散电流 密度与扩散层厚度呈成反比。溶液流速增加使扩散层 厚度减小，腐蚀速度增加。腐蚀速度随溶液流速的增 加而增加。 （3）温度：通常溶液温度升高有利于提高界面反应速度。 因此，在一定的温度范围内腐蚀速度将随温度升高而 加速。 （4）盐浓度：随着盐浓度增加，溶液的电导率增大，腐 蚀速度明显加快。
5.2 吸氧腐蚀 当电解质溶液中有氧存在时，在阴极上发生氧去极化反应， 在中பைடு நூலகம்或碱性溶液中： 在酸性溶液中：
由此引起阳极金属不断溶解的现象称作氧去极化腐蚀。
许多金属及其合金在中性或碱性溶液中，在潮湿大气、 海水、土壤中都可能发生氧去极化腐蚀，甚至在流动的弱 酸性溶液中也会发生氧去极化反应。因此，与析氢腐蚀比 较，氧去极化腐蚀更为普遍和重要。
【知识解析】析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较-完整版课件
典例详析
例3－10（2020浙江浙东北联盟期中） 利用如图所示装置进行实验，开始时，a、b管中液面相平，密封好，放置一段时间 。下列说法不正确的是（C ） A．a管内发生吸氧腐蚀，b管内发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a管内液面高于b管内液面 C．a管内溶液的pH增大，b管内溶液的pH减小 D．a、b管内具有的相同的电极反应式为Fe－2e－ === Fe2＋
Fe失去电子成为Fe2＋进入溶
Fe失去电子成为Fe2＋进入溶液，Fe失
液，Fe失去的电子流入C极，
去的电子流入C极，H＋移向C极，与C
极上的电子结合成H2从溶液中析出
O2在C极上获得电子成为OH －进入溶液
其他反应及产物 普遍性
Fe2＋＋2OH===Fe（OH）2↓ 4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3 2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O＋（3－x）H2O
再见
典例详析
解析：U形管左侧是中性溶液，生铁丝发生吸氧腐蚀，右侧是酸性溶液，生铁丝发 生析氢腐蚀，故A正确。U形管左侧发生吸氧腐蚀，导致a管内气体压强减小，U形管 右侧发生析氢腐蚀，生成氢气，导致b管内气体压强增大，一段时间后，a管内液面 高于b管内液面，故B正确。a管内铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成 氢氧根离子，a管内总反应为2Fe＋O2＋2H2O === 2Fe（OH）2，反应过程中消耗水 ，但因电解质溶液呈中性，所以a管内溶液的pH不变；b管内发生析氢腐蚀，消耗H＋ ，溶液的pH增大，故C错误。a、b管内构成的原电池中，铁都作负极，具有相同的 电极反应式：Fe－2e－ === Fe2＋，故D正确。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
类型 形成条件 电解质溶液 负极反应 正极反应
《铁的电化学腐蚀》教案
《铁的电化学腐蚀》教案一、教学目标【知识与技能】1.了解金属腐蚀的危害；能说出吸氧腐蚀和析氢腐蚀的异同点。
2.能写出钢铁发生析氢腐蚀、吸氧腐蚀的电极反应方程式。
【过程与方法】通过讨论分析钢铁电化学腐蚀的过程，分析解决问题的能力有所提高。
【情感态度价值观】通过对金属电化学腐蚀及金属的电化学防护原理的学习，认识到学习科学知识的重要性，激发热爱科学、献身科学的热情。
二、教学重难点【重点】金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护【难点】金属的电化学腐蚀的原理三、教学过程（一）导入新课【多媒体播放】影像资料：“自由女神像”被腐蚀，需要进行保养和维护。
【提出问题】通过对“自由女神像”构成材料的分析，结合之前所学习的原电池的原理，分析为什么铁架构的部分会被腐蚀，用电极反应方程式来表示钢铁腐蚀的过程。
【学生回答，教师总结】“自由女神像”表面覆盖一层铜，内部结构是铁，共同构成了原电池：负极：Fe－2e－=Fe2＋【提出问题】正极是哪种物质发生反应？引入本节新课。
（二）探究新知1.析氢腐蚀【提出问题】钢铁在干燥的空气中容易生锈，还是在潮湿的空气中容易生锈？由此说明钢铁的腐蚀与表面的水膜有没有关系？【学生回答】钢铁在潮湿的空气中容易生锈，钢铁的腐蚀与表面的水膜有关系。
【提出问题】结合空气的组成成分进行分析，水膜的酸碱性如何？由此判断在该情况下，钢铁发生电化学腐蚀的电极反应方程式应该如何书写？【学生回答，教师总结】水膜中溶解有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体，使水膜中含有一定量的H＋，因此水膜呈酸性。
在该情况下，钢铁发生电化学腐蚀的电极反应方程式为：负极：Fe－2e－=Fe2＋（氧化反应）正极：2H＋＋2e－=H2↑（还原反应）总反应式：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
这是在酸性环境中引起的腐蚀。
2.吸氧腐蚀【多媒体播放】钢铁制造的船只，水位线部分也会被腐蚀。
【提出问题】海水并不是呈现酸性，为什么钢铁也会被腐蚀？如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式应该如何书写。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀
Cu+ +2e Cu
Fe3+ +e Fe2+
2．溶质中阴离子的还原反应 如：
氧化性酸根离子的还原反应 或
NO3
2H
2e
NO
2
H2O
S2O62 +2e 2SO42
3．溶液中中性分子的还原反应 如：
吸氧反应 氯的还原反应
O2 +H2O+4e 4OH Cl2 2e 2Cl
属来说变化很大，由铂0.10V 到铅1.56V，这主要是因为不 同金属上析氢反应的交换电流
密度 iH0 不同；有的则是因析
氢反应机理不同引起的。而bH 的值则大致相同。
不同金属上析氢反应的交换电流密度
根据aH值的大小可将常用电极材料大致分为三类： 1）氢在其上析出具有高过电位的金属(aH≈1.0~1.6V)，如Pb,Hg,Cd,Zn,Sn等。 2）氢在其上析出具有中过电位的金属(aH≈0.5~1.0V)，如Fe,Co,Ni,Cu等。 3）氢在其上析出具有低过电位的金属(aH≈0.1~0.5V)，如Pt,Pd,W等。
（1）改变金属材料的成分，加人析氢过电位高的成分，如在钢中加锌等。 （2）减小或清除金属中的有害杂质，特别是析氢过电位小的杂质。 （3）对金属所处的环境添加缓蚀剂。 （4）降低活性阳离子成分如 Cl 、S2 等。 （5）设法减小阴极面积。
第三节 吸氧腐蚀 以氧分子的还原反应为阴极过程的腐蚀称 为 吸氧腐蚀。
一般来说，（3）、（4）两个步骤为阴极还原反应的控制步骤。下 面通过溶氧的阴极极化曲线来讨论吸氧的电极过程动力学。
由图可知，极化曲线可分为三个部分：
1.Ee-B区
过电位不大，电流密度不大时为电化学步骤控制。这时过电位与电 流密度的对数成直线关系，说明阴极极化过程的速度主要决定于氧 的离子化反应。
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析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式
负极都是Fe-2e-=Fe2+
正极：
吸氧腐蚀：2H2O+O2+4e-=4OH-
析氢腐蚀：2H++2e-=H2↑
铁（iron）是一种金属元素，原子序数为26，铁单质化学式：Fe，平均相对原子质量为55.845。
纯铁是白色或者银白色的，有金属光泽。
熔点1538℃、沸点2750℃，能溶于强酸和中强酸，不溶于水。
铁有0价、+2价、+3价、+4价、+5价和+6价，其中+2价和+3价较常见，+4价、+5价和+6价少见。
铁在生活中分布较广，占地壳含量的4.75%，仅次于氧、硅、铝，位居地壳含量第四。
纯铁是柔韧而延展性较好的银白色金属，用于制发电机和电动机的铁芯，铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等，是工业上所说的“黑色金属”之一。
扩展资料：
铁的物理性质：
外观与形状：纯铁是带有银白色金属光泽的金属晶体，通常情况下呈灰色到灰黑高纯铁丝色无定形细粒或粉末。
有良好的延展性、导电、导热性能。
有很强的铁磁性，属于磁性材料。
密度 : 7.874 g/cm3
比热容：460J/(kg·℃)。
声音在铁中的传播速率：5120m/s。
纯铁质地软，不过如果是铁与其他金属的合金或者是掺有杂质的铁，通常情况下熔点降低，硬度增大。
晶体结构：面心立方和体心立方。