金屬腐蝕與防護(hù)課后習(xí)題--陳穎敏-李志勇編知識分享

1、金屬腐蝕與防護(hù)課后習(xí)題-陳穎敏-李志勇編第二章（第二章（P31) 解：解： 在無氧酸中，在無氧酸中，E0Cu2+/Cu = +0.337 E02H+/H2 = 0Cu不發(fā)生腐蝕；不發(fā)生腐蝕； 在含氧酸中，在含氧酸中， E0Cu2+/Cu EFe2+/Fe E電電 = + 0.815 - (-0.463) = +1.278(V) 0 故發(fā)生耗氧腐蝕。故發(fā)生耗氧腐蝕。64. 0)1001. 1 (1065. 127152)(22OHOHspFeFeaKa)(463. 0 164. 0lg2059. 044. 0 lg2059. 0222/0/VaEEFeFeFeFeFe 13.銅電極和氫電極（銅電

2、極和氫電極（PH2=2atm）浸在）浸在Cu2+ 活度為活度為1且且pH=1的的CuSO4溶液中組成電池，溶液中組成電池，25C，求該電池的電動勢，并判斷電池的極性。，求該電池的電動勢，并判斷電池的極性。解：已知E0Cu=+0.337V, aCu=1 已知PH2=2atm, pH=1(aH=10-1) E電=+0.337-(-0.029)=+0.3665(V)銅電極為正極，氫電極為負(fù)極。)(337. 01lg2059. 0337. 0VECu0295.0210lg059.00lg059.0102HHHHHEPaEE第三章（第三章（P50)解解: 已知已知pH=2, Ecorr = -0.64V

3、(相對飽和相對飽和Cu/Cu2+） 飽和飽和Cu/Cu2+的的E = + 0.32V 故故Ecorr= -0.64 + 0.32 = -0.32 V(SHE) E 0,C = EH+/H2 = -0.059 pH=-0.059 2=-0.118(V) C= Ecorr- E 0,C = -0.32 - (-0.118) = -0.202 (V) 根據(jù)根據(jù)=0.7 + 0.1 lgi 可求出可求出lgicorr 8.低碳剛在低碳剛在pH2的無氧水溶液中，腐蝕電位為的無氧水溶液中，腐蝕電位為-0.64V（相對（相對飽和飽和Cu/CuSO4電極）。對于同樣鋼的氫過電位（單位為電極）。對于同樣鋼的氫過

4、電位（單位為V）遵循）遵循下列關(guān)系：下列關(guān)系：0.7+0.1lgi，式中，式中i的單位為的單位為Acm-2。假定所有鋼表。假定所有鋼表面近似作為陰極，計算腐蝕速度（面近似作為陰極，計算腐蝕速度（mma-1)。154331011.187.721055.9561027.31027.3amminAVcorrt2102101055. 91055. 9cmAcmAicorr1 . 07 . 0202. 0lgi 9. 25C時，濃度為時，濃度為0.5M的硫酸溶液以的硫酸溶液以0.2m/s的流速通過鐵管，假定的流速通過鐵管，假定所有鐵表面作為陰極，所有鐵表面作為陰極，Tafel斜率為斜率為0.100V，而

5、且，而且Fe/Fe2+和氫在鐵上的交和氫在鐵上的交換電密分別為換電密分別為10-3A/m2 和和10-2A/m2 ，求鐵管的腐蝕電位和腐蝕速度。按，求鐵管的腐蝕電位和腐蝕速度。按 Fe2+ =10-6M估算估算已知C=0.5M, b=0.100V, iFe0= 10-3A/m2 iH0=10-2A/m2 因不知icorr ,所以忽略a ,可用E0,a 估算 Ecorr ,即E0,a =Ecorr EFe=E0Fe)(527. 0)087. 0(44. 010lg2029. 060VEEEFeFecorr 解：求出此腐蝕體系中陽、陰極反應(yīng)的平衡電位。解：求出此腐蝕體系中陽、陰極反應(yīng)的平衡電位。

6、陽極反應(yīng)陽極反應(yīng): Fe Fe2+2e 已知，已知， EFe2+/Fe = -0.44 (V), 3%NaCl溶液為中性，溶液為中性，pH=7,OH-=10-7M, Fe2+與與OH-相遇，當(dāng)相遇，當(dāng)Fe2+OH-2 KspFe(OH)2時會生成時會生成Fe(OH)2沉淀沉淀: Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 已知，已知， KspFe(OH)2 = 1.65 10-15 即即 Fe2+OH-2 = 1.65 10-15lgFe23 . 220FeFeFe2Fe2FRTEE 10. 25oC時，鐵在時，鐵在3NaCl水溶液中腐蝕，歐姆電阻很小，可忽略不水溶液中腐蝕，歐姆電阻很小，可忽

7、略不計。測得其腐蝕電位計。測得其腐蝕電位Ecorr-0.544V（SCE)，試計算該腐蝕體系中陰、陽，試計算該腐蝕體系中陰、陽極控制速度。極控制速度。KspFe(OH)2 = 1.65 10-15 ， EFe2+/Fe = -0.44 (V)陰極反應(yīng)為陰極反應(yīng)為 ： O2 + H2O +4e 4OH- 大氣中大氣中PO2 = 0.21atm已知已知 E0O2/OH -= +0.401V (SHE) 4/0/lg4303. 2222OHPFRTEEOOHOOHOSHE,463. 0165. 0lg2059. 044. 0FeFe2相對于VE所以所以LM165. 0)10(1065. 1OHFe2

8、7152OHspFe22K 因為測得因為測得Fe在該腐蝕體系中的在該腐蝕體系中的Ecorr = -0.544 (SCE) 而飽和甘汞電極的電位為而飽和甘汞電極的電位為0.242V(SHE) 故故 Ecorr = -0.544 +0.242 = -0.302V(SHE) （需將（需將Ecorr(SCE)換成換成Ecorr(SHE） ),(805.0 1021.0lg4059.0401.047/2SHEVEOHO相對于 陰、陽極控制程度：陰、陽極控制程度： 陰極：陰極： 陽極：陽極：87. 0161. 0107. 1107. 1acc13. 0161. 0107. 1161. 0aca可得在可得在

9、Ecorr下陰、陽極過電位：下陰、陽極過電位： c = EO2/OH -Ecorr=0.805 (-0.302)= 1.107 (V) a = Ecorr- EFe2+/Fe = - 0.302 (-0.463)= 0.161(V) 11. 下列數(shù)據(jù)為鋼樣在約下列數(shù)據(jù)為鋼樣在約10mol/L HCl溶液中（有緩蝕劑）的電流電位溶液中（有緩蝕劑）的電流電位關(guān)系。作關(guān)系。作iE和和lgiE圖，寫出陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)，分別求其交換電流密圖，寫出陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)，分別求其交換電流密度（溶液中的度（溶液中的Fe210-1mol/L），確定鋼在），確定鋼在HCl溶液中的腐蝕電位和腐蝕電溶液中的腐蝕電位和

10、腐蝕電流，并求出腐蝕速度。流，并求出腐蝕速度。陰極極化：陰極極化：+E（mV,對對SCE)406410420430440450460i（ A/cm2)02.25.61424344447048049050051052054667889104119-E（mV,對對SCE)406404400396390380370i（ A/cm2)02.55.27.711.4223436035034033032031030029028047577282102120140161186陽極極化：陽極極化：amminAVcorrt23.0208 .7285.551027.3 1027.333124421.0 2285.5

11、51073.3 1073.3hmginAVcorr或11.解：解： Ei圖和圖和Elg i 圖圖 陰極反應(yīng)陰極反應(yīng) ：2H+ + 2e H2 陽極反應(yīng)陽極反應(yīng) : Fe Fe2+ +2e 由由Elg i 圖可知圖可知 Ecorr= 406mv 與之相應(yīng)的與之相應(yīng)的 lg i = 1.3 所以所以icorr= 20(A/cm2)圖圖第四章（第四章（P62） 解解：因為因為EH+/H2= -0.059pH = -0.413(V) (pH=7) EO2/OH- =1.229 - 0.059 pH =+0.814(V ) (pH=7) 要發(fā)生析要發(fā)生析H2腐蝕，必須腐蝕，必須EH+/H2 ECu2+/

12、Cu， 但但EH+/H2 ECu2+/Cu ,符合耗氧腐蝕條件，故可發(fā)生符合耗氧腐蝕條件，故可發(fā)生耗氧腐蝕。耗氧腐蝕。 9. 已知已知ECu2+/Cu=+0.34V（25oC），在溶液中，為什么銅可能發(fā)生耗），在溶液中，為什么銅可能發(fā)生耗氧腐蝕，并不會發(fā)生析氫腐蝕？氧腐蝕，并不會發(fā)生析氫腐蝕？陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)： 2H+ + 2e H2 EH+/H2 = - 0.059pH = - 0.413（V） (pH=7)顯然顯然 , EH+/H2 EFe2+/Fe ，會發(fā)生析，會發(fā)生析H2腐蝕。腐蝕。 解：陽極反應(yīng)解：陽極反應(yīng) ： Fe Fe2+ + 2e(25)(617.0 )177.0(44.0

13、10lg2059.06/0/22VEEFeFeFeFe 10.在中性溶液中，在中性溶液中，F(xiàn)e2+濃度為濃度為10-6M，溫度為，溫度為 25oC,在此條件下鐵在此條件下鐵是否發(fā)生析氫腐蝕是否發(fā)生析氫腐蝕(25)解：陽極反應(yīng)：解：陽極反應(yīng)： Sn Sn2+ + 2e陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)： 2H+ +2e H2 EH+/H2 = 0.059pH = 0.413(V) (pH=7) EH+/H2 ESn2+/Sn 即即0.059pH0.313， pH0.313/(0.059), pH5.3 所以所以 Sn在在pH5.3的溶液中才發(fā)生析的溶液中才發(fā)生析H2腐蝕。腐蝕。)(313. 0 177. 013

14、6. 0 10lg2059. 06/0/22VEESnSnSnSn 11. 在在pH=7的中性溶液中，的中性溶液中，Sn2+=10-6mol/L，溫度為，溫度為25oC，試問，試問Sn是否發(fā)是否發(fā)生析氫腐蝕？并求生析氫腐蝕？并求Sn在此條件下發(fā)生的析氫腐蝕的最大在此條件下發(fā)生的析氫腐蝕的最大pH值。值。12.解：OH4e4OH2O2224916. 1103 . 010965004mAnFDCioL 12. 已知在已知在5oC的海水中氧的溶解度約為的海水中氧的溶解度約為10mg/L(0.3mol/m3),氧在水中的擴(kuò)散系數(shù)氧在水中的擴(kuò)散系數(shù)10-9m2/s，若擴(kuò)散層有效厚度取，若擴(kuò)散層有效厚度取

15、0.1mm，計算，計算氧的極限擴(kuò)散電流。氧的極限擴(kuò)散電流。第五章（第五章（P78)解解：已知已知3287.77cmgicmAicorrpmin105 . 11012. 8787. 7285.551027. 31027. 37233mmamminAVpt 8.鐵在鐵在0.5M H2SO4硫酸中穩(wěn)態(tài)鈍化電流密度為硫酸中穩(wěn)態(tài)鈍化電流密度為7 A/cm2,計算每分計算每分鐘又多厚的原子從光滑的電極表面上溶出鐘又多厚的原子從光滑的電極表面上溶出. 解：解： 氧去極化腐蝕的極化曲線，欲求陰極氧去極化腐蝕的極化曲線，欲求陰極 保護(hù)所需保護(hù)所需的最小初始的最小初始 電密，即求電密，即求iL, (iL= ico

16、rr) 已知，已知，V-=2.5 g m-2 d-1 =0.10 g m-2 d-1 9.鐵在海水中以鐵在海水中以2.5g/m2d的速度腐蝕的速度腐蝕,假設(shè)所有假設(shè)所有的腐蝕為氧去極化的腐蝕為氧去極化,計算達(dá)到陰極保護(hù)所需要的最計算達(dá)到陰極保護(hù)所需要的最小初始電密小初始電密(A/m2).Fig由由 得得或corrinAV41073. 3222299.9910999. 985.583600524965002)(5 . 2mmAmAmlgdmgicorr1001019 .9999. 985.551073. 3104. 021073. 322244mmAXXmmAcmAAnVicorr一般最小保護(hù)電

17、密度為10.解：解： 已知已知E0Cu2+/Cu 0.337V(相對相對SHE) ESCE =0.242V(相對相對SHE) 所以，所以， ECu2+/Cu 0.308 -0.242 0.066V(SCE) 即，相對于即，相對于SCE的銅電極的初始電位（開路）的銅電極的初始電位（開路）x0.308VSHE,EH=0SCEE=0.242V),(308. 0 1 . 0lg2059. 0337. 0 lg2059. 0222/0/SHEVCEECuCuCuCuCuFigure 2 Polarization curvelogi(A/cm2)1101001000E(mV vs. SCE)2503003

18、50400450500550Elgi Fig.Figure 1 Polarization curvei(A/cm2)050100150200E(mV vs. SCE)250300350400450500550Ei Fig.icorriEE0,O2E0,FeiL補(bǔ)充題：補(bǔ)充題： 1.鉛試樣浸入pH = 4、溫度40C、已除氧的酸性溶液中，計算Pb2+能達(dá)到的最大濃度。并說明鉛試樣是否發(fā)生了腐蝕。解：陰極反應(yīng)： 2H+ + 2e = H2 陽極反應(yīng)： Pb = Pb2+ + 2e 當(dāng)E0a = E0c， Pb2+的活度達(dá)到最大。)V(248.02983130591.00pHEc22PbPb00lg

19、031.0126.0lg29831302955.0aaEEamaxPb)lg(031. 0126. 0248. 02a)mol/L(1016. 1)(4maxPb2a因 因為此值大于10-6mol/L，所以鉛試樣發(fā)生了腐蝕，但腐蝕不能繼續(xù)下去。溶液中Pb2+ 的最大活度為1.1610-4 mol/L。查PbCl2的活度系數(shù)，當(dāng)濃度為10-4時，a = 0.964，因此得Pb2+的最大濃度約為1.210-4 mol/L。 2.鈍化理論與分析（小論文） 3.Fe試樣在0.5mol/L H2SO4溶液中(H+=0.154mol/L)發(fā)生析氫腐蝕，實驗測出其腐蝕電位為Ecor = -0.462V(vs

20、 SCE)。已知陰極反應(yīng)符合Tafel公式：式中 c的單位為V，ic 的單位為A/cm2。當(dāng)陽極極化E = 0.03V，測得極化電流 i+ =0.14A/cm2。求自然腐蝕狀態(tài)和極化狀態(tài)下Fe試樣的腐蝕速度Vt(mm/a)。 ccilg12.070.03.3.解解：(1) 自然腐蝕狀態(tài) 陰極反應(yīng)：2H+ + 2e = H2 其平衡電位 將腐蝕電位換算為對SHE的數(shù)值 Ecorr = 0.462V(SCE)= 0.462+0.242 = 0.22V(SHE)在腐蝕電位下，陰極反應(yīng)的過電位 c=EcorrE0,c= 0.22( 0.048)= 0.172(V)代入Tafel公式)(048. 0154. 0lg059. 0lg