吸氧腐蚀和析氢腐蚀的化学方程式
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。
等效氢、Ksp、析氢腐蚀与吸氧腐蚀、等电子体等知识点理解
知识点----酸性高锰酸钾褪色、等效氢、Ksp、析氢腐蚀与吸氧腐蚀、等电子体等一、可以使酸性高锰酸钾褪色的情况主要有:①烯烃、炔烃、1,3-丁二烯等不饱和烯炔烃可以使高锰酸钾溶液褪色。
②芳香烃（与苯环相连的碳上至少有一个氢原子的），此类芳香烃可以使高锰酸钾褪色。
例如甲苯、乙苯、二甲苯等能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
③酸性高锰酸钾可以与苯酚发生氧化还原反应，高锰酸钾溶液会褪色。
④酸性高锰酸钾与含有醛基的有机物发生氧化还原反应，高锰酸钾溶液会褪色。
⑤醇类物质（必须是与羟基相连的碳上连有氢原子），此类醇也能使高锰酸钾溶液褪色。
⑥酸性高锰酸钾可以与具有还原性的物质(如H2S、SO2、FeSO4、KI、HCl等)反应，高锰酸钾溶液会褪色。
祝你学习进步！二、析氢腐蚀与吸氧腐蚀1、析氢腐蚀是金属指在酸性较强的溶液中发生电化学腐蚀时放出氢气，即析氢就是释放出氢气。
以Fe腐蚀为例，发生的电化学方程式，负极：Fe-2e-=Fe2+；正极：2H++ 2e-=H2↑2、吸氧腐蚀是指金属在酸性很弱或中性溶液里，与溶解于金属表面水膜中的氧气发生的电化学腐蚀。
如钢铁在接近中性的潮湿的空气中的腐蚀就属于吸氧腐蚀，其电极反应式：负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+正极：2H2O + O2+ 4e-= 4OH-简言之，关键在于看电解质溶液的酸碱性：通常情况下，酸性电解质溶液，发生析氢腐蚀；碱性或中性溶液，发生吸氧腐蚀。
祝你学习进步！三、等电子体的书写以及判定方法：1、同族元素互换法。
将既定粒子中的某元素换成它的同族元素。
如：CCl4中的氯原子换成F原子，得到CF4。
即CF4与CCl4是等电子体。
2、价电子迁移法。
即将原粒子中的某元素原子的价电子逐一转移给组成中的另一种元素的原子，相应原子的质子数也随之减少或增加，变换为具有相应质子数的元素。
例如CO2的等电子体也可以采用价电子迁移法来确定：C、O原子的价电子数分别为4、6，而N原子价电子数为5，一个O原子拿一个电子给C原子，在电性不变的条件下，价电子数同时变为5，质子数同时变为7，则可换为两个N原子得N2O。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀
降，腐蚀速度迅速增大。 一方面,pH值下降, Eec正移，腐蚀倾向增大；
另方面,pH值下降,ic0增大，阴极极化性能减小。
(2) 溶液中的其他组分
(3) 温度 温度升高，腐蚀速度迅速增大。
/ /2
腐 400 蚀 速 度 （ 克 300 米 小 时 ）
密 度
Ni
1/2Ni2++e=1/2Ni 2.0NNiSO4
2x10-9
室
Fe
1/2Fe2+e=1/2Fe 2.0NFeSO4
10-8
温
Co
1/2Co2+e=1/2Co 2.0NCocl2
8x10-7
()
Cu
1/2Cu2++e=1/2Cu 2.0NCuSO4
2x10-5
Zn
1/2Zn2+e=1/2Zu 2.0NZuSO4
蚀 速
175
度 150
小 时
125
米 100
克 75
50
5
0
腐 蚀 速 20000 度 小 时 15000 米 克 10000
5000
0
0.4 0.8 1.2 1.6 3.3
C.%
0.4 0.8 1.2 1.6 3.3
C.%
含碳量对铁碳合金在20%硫酸(25摄氏度) 中腐蚀速度的影响
含碳量对铁碳合金在30%硝酸(25 摄氏度)中腐蚀速度的影响
腐 蚀 速 度 mpy
腐
材料
酸
浓度%
氧饱和的酸 （无氧）
氧饱和的酸
软钢
H2SO4
6
31
358
第4章_析氢腐蚀与耗氧
（2）水分子解离及H+还原生成吸附在电极表面的吸附氢原子， 即 H2O H OH
H e Hads
（3）吸附氢原子复合脱附形成氢分子，即 Hads Hads H2
或电化学脱附形成氢分子，即
Hads H e H2
（4）H2分子形成氢气泡，从电极表面析出。
第4章 析氢腐蚀与耗氧 腐蚀
金属在溶液中发生电化学腐蚀的根本原因：
溶液中含有能使该种金属氧化的氧化性物质，即 腐蚀过程的去极化剂。
4.1 析氢腐蚀
4.1 析氢腐蚀
概念：
以氢离子去极化剂还原反应为阴极过程的腐蚀称为氢去 极化腐蚀或称析氢腐蚀。 电极反应：
2H 2e H2
一 析氢反应
二 氧还原反应过程及其特点
氧去极化过程的基本步骤 氧分子在阴极表面进行还原的历程两种情况： （2）在酸性溶液中，氧的总还原反应：
O2 4H 4e 2H2O
具体步骤： O e O 2 2
O H HO2 2
HO2 e HO 2
HO H H 2O 2 2
一、耗氧腐蚀的产生条件
发生耗氧腐蚀的必要条件和特征
两个必要条件：
（1）溶液中必须有氧存在 （2）腐蚀电池中阳极金属电位必须低于氧的离子化电位，EA<EO 氧离子化电位EO：一定电流密度下，氧平衡电位和氧的离子化过电位之 差值。 例如：在温度为25℃，pO2=101325Pa的情况下，
pO2 RT EO E O E ln 4 O 1.229 0.0591 pH -O 4 F OH
表面，形成吸附氧。
二 氧还原反应过程及其特点
氧去极化过程的基本步骤 氧分子在阴极表面进行还原的历程两种情况： （1）在中性和碱性溶液中，氧的总还原反应：
金属腐蚀原理教学课件-析氢腐蚀和吸氧腐蚀
0.05 0.11 0.32
未说 明
0.13 0.10,0.34%Cu 0.06,2.2%Ni 煅铁
合金元素的影响 未说 明
试验条件
腐蚀率 (mpy)
蒸馏水 65oC
0.0036 0.0034 0.0033
3%NaCl 室温
0.0014 0.0015 0.0016
海水
0.004 0.005 0.005 0.005
a=blgi0可知，a值反映了交换电流密度i0大小。 (随着i0增大，|a|减小 )
(2) b值
b称为Tafel斜率，与金属材料和溶液关系很小， 故各种金属表面上析氢反应的b值相差不大。
b 2.3 2.3RT nF
b=118mV ( = 51.24mV)，这是一个典型的数值。 对单电子反应n = 1，取传递系数 = 0.5，在25C，
只有当金属在酸溶液中能部分钝化，造成 阳极反应阻力大大增加，才能形成这种控制类 型。
有利于阳极钝化的因素使腐蚀速度减小。
(3) 混合控制
阴阳极极化程度差不多，称为混合控制。 其特点是： 腐蚀电位离阳极反应和阴极反 应平衡电位都足够远，即
Eea << Ecor << Eec。 对于混合控制的腐蚀体系，减小阴极极化 或减小阳极极化都会使腐蚀电流密度增大。
可以算出b=118mv。
各种金属上析氢反应的常数a(i=1安培/厘米2), b及交换电流密度i o(根据Pymkuh)
金属
溶
液
a伏
b 伏 i o(安培/厘米2)
Pb Hg Cd Zn Cu Ag Fe Ni Pd 光亮Pt
1N H2SO4 1N H2SO4 1.3N H2SO4 1N H2SO4 2N H2SO4 1N Hcl
材料腐蚀与防护：4讲-析氢吸氧+钝化
• 决定析氢反应动力学行为的步骤是： • （1）电化学步骤（放电反应） • （2）复合步骤 • A：化学脱附，B：电化学脱附
• 整个反应的历程： • （1）→ （2A） • （1）→ （2B）
H2
阴极 H2 (金属)
H2
析氢反应机理
• 不同途径与控制步骤－不同反应机理：
• 铜钢中，铜作为阴极，加速了 铁的腐蚀
减小和防止析氢腐蚀的途径
• 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——应设法减小阴极面积，提高析氢过电位。
• 对于阳极钝化控制的析氢腐蚀——加强钝化，防止活化。 对于阴极控制的析氢腐蚀，主要防护途径如下： 1．减少或消除金属中的有害杂质，特别是析氢过电位小的 阴极性杂质。 2．加入氢过电位大的成分，如Hg、Zn、Pb等 3．加入缓蚀剂，增大析氢过电位。如酸洗缓蚀剂若丁，有 效成分为二邻甲苯硫脲 4．降低活性阴离子成分如Cl-、S2-等
析氢腐蚀的控制过程
（1）阴极控制 （2）阳极控制 （3）混合控制
析氢腐蚀的阴极控制
• Zn的交换电流密度较大，其 E
阳极溶解反应的活化极化较 Ee,H
小，而其氢过电位较高，所
以Zn在稀硫酸或其他非氧化
性酸中的腐蚀属于阴极控制 的腐蚀过程。 • 其它一些B族金属，如Cd、
Ee,Zn
Zn→Zn 2+
其平衡电位为
EO2 =
E0
+
2.303RT 4F
lg pO2 [OH − ]4
E0=0.401V(SHE)， 空气中pO2=0.021MPa，当pH=7时
EO2
= 0.401 +0.0591 lg 0.21
腐蚀与防护 第6讲 析氢和吸氧
4. 影响ηH的因素
（3）溶液组成及温度 ） 溶液中存在正电性离子（将在电极表面还 原析出）
Pt, AsCl 缓蚀措施： 缓蚀措施：控制溶液组分
4. 影响ηH的因素－溶液组成及温度
溶液中存在正电性离子 溶液中含有表面活性物质（吸附在金属表面， 阻碍析氢，ηH增大。作缓蚀剂） η 溶液pH值对ηH的影响 酸性介质pH↑→ηH↑，碱性pH↑→ηH↓ 溶液温度 T↑→ηH↓
钝化效果
腐蚀速率一般将减小10 腐蚀速率一般将减小 4-106倍 电极电位正移 0.5-2.0 V
二、钝化途径
化学钝化 电化学钝化
谁能钝化？什么能使之钝化？ 谁能钝化？什么能使之钝化？
钝化介质的因素
活性离子对钝化膜的破坏作用
用电化学方法评价钝化金属的点蚀抗力
三、钝化理论
谢谢大家 敬请批评指正！
讨论
电化学控制 氧的扩散控制区 混合控制区
5. 吸氧腐蚀的影响因素
根据公式：iL=nFDC/δ 溶解氧浓度C的影响 溶液流速或机械搅拌作用（影响δ） 溶液浓度的影响（影响溶液导电性和氧溶 解度） 溶液温度的影响（敞口、密封不同化现象
钝化定义
金属由于表面生成致密钝化膜，阻碍金 属氧化产生阳极极化的现象。
二、吸氧腐蚀 1. 概念 又叫氧去极化腐蚀,以氧还原反 应为阴极过程的腐蚀.
二、吸氧腐蚀 2. 发生条件
阳极金属电位<氧电极的平衡电位 为何是必要条件？ 为何是必要条件？
（负电性很强的金属发生析氢腐蚀）
3. 阴极反应过程
氧通过空气／溶液界面进入溶液； ⑴ 氧通过空气／溶液界面进入溶液； 在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近； ⑵ 在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近； 在扩散层范围内， ⑶ 在扩散层范围内，氧在浓度梯度的作用下扩散 到阴极表面； 到阴极表面； 在阴极表面氧分子发生还原反应， ⑷ 在阴极表面氧分子发生还原反应，也叫氧的离 子化反应。 子化反应。 控制步骤多是第3 控制步骤多是第3步。 只有在加强搅拌或流动的腐蚀介质中， 只有在加强搅拌或流动的腐蚀介质中，④才可成 为控制步骤。 为控制步骤。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀
• 析氢腐蚀的典型例子—Fe在酸中的腐蚀
（1）在pH < 3的酸溶液中，阴极反应受活化极化 控制。
（2）在弱氧化性和非氧化性酸溶液中，在反应速 度不是很大时，阳极反应亦受活化极化控制。
（3）在大多数情况下，Fe在酸溶液中的腐蚀形态 是均匀腐蚀。
所以，Fe在酸溶液中的腐蚀可以当作均相腐蚀电 极处理，作为活化极化控制腐蚀体系的典型例子。
第五章 析氢腐蚀和吸氧腐蚀
1 析氢腐蚀 • 发生析氢腐蚀的体系 能量条件 ：；Eea(Me/Men+) < Eec(H2/H+) (1) 标准电位很负的活泼金属 (2) 大多数工程上使用的金属，如Fe (3) 正电性金属一般不会发生析氢腐蚀。但是当
溶 子液(如中C含u2+有、络A合g+)剂的(活如N度H保3，持C很N低- )时，，使正金电属离性 金属(如Cu，Ag)也可能发生析氢腐蚀。
(3) 混合控制
阳极极化和阴极极化程度差不多，称为混合控制 ，比如Fe在非氧化性酸中的腐蚀。这种类型的析 氢腐蚀体系的特点是：腐蚀电位离阳极反应和阴 极反应平衡电位都足够远，即Eea << Ecor << Eec。 因此第四章中得出的活化极化腐蚀体系的Ecor和 icor公式(4-17)完全适用。 对于混合控制的腐蚀体系，减小阴极极化或减小 阳极极化都会使腐蚀电流密度增大。
有的文献中列举的O2还原反应历程有14种， 考虑到不同的速度控制步骤，可能得出 50多种方案。
• 阴极极化曲线
（1）活化极化控制段 （2）活化极化和浓度极化共同影响的区段 （3） 浓度极化控制段 （包 流4）括密电O度位2等还负于原移它反到们应E的和e (反HH2+应/还H速+原)以度反下之应，和，阴。阴极极反电应
电化学方程式
电化学方程式【原电池】1．Cu─H2SO4─Zn原电池-正极：2H+ + 2e H2↑-负极：Zn─2e Zn2+总反应式：Zn + 2H+ Zn2+ + H2↑Cu─CuSO4─Zn原电池-正极： Cu2+ + 2e Cu-负极：Zn─2e Zn2+总反应式： Zn + Cu2+ Zn2+ +Cu2．Cu─FeCl3─C原电池-正极： 2Fe3+ + 2e 2Fe2+-负极：Cu ─ 2e == Cu2+总反应式： 2Fe3+ + Cu 2Fe2+ + Cu2+3．钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀--正极：O2 + 2H2O + 4e 4OH-负极：2Fe ─ 4e = 2Fe2+总反应式：2Fe + O2 + 2H2O 2Fe(OH)2↓［Fe(OH)2最终转变为铁锈］4.析氢腐蚀(酸性)负极：Fe–2e-＝Fe2+ 正极：2H++2e-＝H2↑ 总反应:Fe+2H+=Fe2+ +H2↑5．氢氧燃料电池（酸性介质）-正极：O2 + 4H+ + 4e 2H2O-负极：2H2─4e4H+总反应式：2H2 + O2 2H2O6．氢氧燃料电池（碱性介质）--正极：O2 + 2H2O + 4e4OH-- 负极：2H2 ─ 4e + 4OH 4H2O总反应式：2H2 + O2 2H2O7．氢氧燃料电池（熔融氧化物O2-介质）-正极：O2 + 4e2O2-- 负极：2H2 ─ 4e + 2O2-2H2O总反应式：2H2 + O2 2H2O8.铅蓄电池（放电）--正极 (PbO2) ：PbO2 + 2e + SO42 + 4H+ PbSO4↓ + 2H2O --负极 (Pb) ：Pb ─2e + SO42 PbSO4↓-总反应式：Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42 2PbSO4↓ + 2H2O 9．Al─NaOH─Mg原电池--正极：2H2O + 2e H2↑ + 2OH---负极：Al─3e + 4OH == AlO2 + 2H2O--总反应式：2Al + 2OH + 2H2O == 2AlO2 + 3H2↑10．CH4燃料电池(碱性介质)--正极：O2 + 2H2O + 4e 4OH---负极：CH4─8e + 10OH CO32 + 7H2O--总反应式：CH4 + 2O2 + 2OH CO32 + 3H2O。
高中化学 第四章 电化学基础 4 属的电化学腐蚀与防护同步检测4高中4化学试题
促敦市安顿阳光实验学校第四节金属的电化学腐蚀与防护记一记1.在酸性环境中主要发生析氢腐蚀，放出氢气。
2．在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，最终生成铁锈的主要成分是Fe2O3·n H2O。
3．吸氧腐蚀的正极反式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
4．金属电化学防护的方法有牺黻阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
探一探1.纯铁和生铁分别与浓度的盐酸反，哪种反更快？原因是什么？[提示] 生铁反更快，因为生的铁和碳在盐酸中构成了原电池，加快了反速率。
2．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀有何异同？[提示] 金属的电化学腐蚀和化学腐蚀的实质相同，都是金属失电子被氧化，但电化学腐蚀形成原电池，有电流产生，而化学腐蚀不产生电流。
3．决金属电化学腐蚀类型的因素是什么？[提示] 与金属接触的电解质溶液的酸碱性决了电化学腐蚀的类型。
若电解质溶液的酸性较强，则发生析氧腐蚀，若酸性很弱或呈中性，则发生吸氧腐蚀。
4．在潮湿的空气中发生的腐蚀主要是什么类型的腐蚀？其主要反有哪些？[提示] 在潮湿的空气中主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，其主要反如下，原电池反为：负极2Fe－4e－===2Fe2＋，正极O2＋4e－＋2H2O===4OH－；总反为：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；后续反为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O＋(3－x)H2O。
判一判判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)金属钠的腐蚀的实质是金属失去电子而转化为化合态。
(√)(2)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。
(√)(3)析氢腐蚀和吸氧腐蚀都会产生气体。
(×)(4)铜既能发生析氢腐蚀，又能发生吸氧腐蚀。
(×)(5)在表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料物质，能够减缓金属的腐蚀。
(√)(6)用电镀的方法，在制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍，能够减缓金属的腐蚀。
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吸氧腐蚀和析氢腐蚀的化学方程式
吸氧腐蚀和析氢腐蚀的化学方程式是最常见的氧化铝和析氢腐蚀形式，其中包括氧化铝溶液和析氢溶液。
它们都与金属有关，但是其中包含
的零件和材料差别很大。
吸氧腐蚀是利用酸性溶液中的氧化还原反应
来腐蚀金属表面，因而产生了氧化物。
而析氢腐蚀则是利用碱性溶液
引起的氢化反应来腐蚀金属表面，产生氢化物。
首先，吸氧腐蚀的化学方程式如下：4Fe(s) + 3O2(g) --> 2Fe2O3(s)。
在这个方程式中，4铁(s)和3氧气(g)反应，最终生成2铁的氧化物
Fe2O3(s)。
其次，析氢腐蚀的化学方程式如下：Al(s) + 2HCl(aq) --> AlCl3(aq) + H2(g)。
在这个方程式中，一份铝(s)和2份HCl(aq)反应，最终生成氯化铝(aq)和氢气(g)。
最后，通过以上介绍，可以得出以下结论：氧化腐蚀和析氢腐蚀是相
关的，但它们之间具有明显的差别。
吸氧腐蚀是利用氧化还原反应来
腐蚀金属表面，而析氢腐蚀则是利用氢化反应来腐蚀金属表面。
这两
种腐蚀过程对金属表面的影响都很大，有助于金属的老化和氧化。