No.3模块一任务三腐蚀电池、任务四电极动力学.

1、知识回顾几类？2.写出能斯特方程式的表达式?3、如何判断金属腐蚀的倾向？教学任务任务三腐蚀电池一、 必要条件二、 工作过程及类型任务四金属电化学腐蚀的电极动力学、腐蚀速度与极化作用二、极化的原因及类型1.写出金属三、金属的钝化教学目标1、 掌握构成腐蚀电池的必要条件、腐蚀电池的工作过程；2、 掌握金属全面腐蚀评定方法，掌握电极的极化和去极化 概念，掌握金属钝化的相关知识。【能力目标】1、 能分析腐蚀电池的构成、工作过程及形成原因；2、 能通过相关测量与计算对化工生产实际中的金属全面腐 蚀程度进行评定。【素质目标】1、培养严谨求实、勤奋好学、团结协作精神;2、培养理论联系实际的观念。一、必要条件

2、1、原电池的构成1）定义：能使氧化还原反应产生的化学能转化 为电能的装置，称为原电池。2）原电池的构成：将两个不同的电极分别用盐 桥和导线连接起来，就可以构成原电池。3）比较熟悉的原电池装置：丹尼尔电池。a.构成:将锌和硫酸锌水溶液、铜与硫酸铜水溶液这两个电极分别用盐桥和导线连接起来构成的 原电池，标态下。识目标】腐蚀铜锌原b.盐桥：内装有琼脂与饱和KCI溶液制成的冻胶，其作用在于维持溶液的电中性，确保原电池装置构成通路。腐蚀电池1、原电池的构成C电子流动方向、电流方向、原电池电动势电子：阳极流到阴极电流：阴极流到阳极注：阴极为正极，阳极为负极.E=E（+）E0（_）即Eo= E%心一E0Zn

3、冷d.铜锌原电池的表达形式负极反应（阳极）：Zn2e f Zn24_正极反应（阴极）：Cu2+ + 2e - Cui电池离子反应：Cu2+ Zn f Cu I +Z/+原电池符号可表示为：（-）Zn | ZnSO4| CuS04| Cu （ + ）“II ”表示盐桥，“I ”表示电极中两相界面。腐蚀2、腐蚀电池的构成电极金属浸入含有该金属藹子的水溶液中；两种电极金属浸入同一种电解质溶液中或金属浸在 电解质溶液中。电极反应：Zn-2e- Zn2+邙日极反应）2H+2e -H2t（阴极反应）总反应：Zn+2H+Z门2+ +站表示形式：邙日极）Zn | H2SO4I Cu（阴极）注：腐蚀电池中电极不

4、用正、负极表示，而用阴、阳 极表示结论：腐蚀电池使阳极的溶解加快了，阴极的还原也 加快了，即：腐蚀电池使阳极的金属腐恤加大，而 阴极的金属腐蚀减少或停止。腐蚀电二腐蚀电池3、腐蚀电池与原电池的比较相同点：都有阴（正）、阳（负）极，都有电子通道和离子通道。不同点：原电池末短路，电化学能可以做有用功，腐蚀电池是短路电池， 不可做有用功，反应的化学能都以热能的形式散发了。4、构成腐蚀电池的必要条件1存在电位差，即要有阴、阳极存在。2要有电解质溶液存在3要有连续传递电子的回路。结论：一个腐蚀电池必须包括阳极、阴极、电解质溶液和电路四个部分。【练习】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连

5、组成原电 池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活 动性顺序由强到弱正确的是（B）A、abcd B、acdbC、cabd D、bdca二_腐蚀电池二、工作过程及作用1、腐悭电池的工作过程阳极过程M Mn+4- ne阴极过程D+ne- （D ne）电流流动过程在金属中依靠电子从阳极流向阴极，在电解 质溶液中依靠离子的定向迁移形成回路，从 而形成电流。注：腐蚀电池的这三个过程缺一不可，只要那 个过程受到阻碍，那么金属电化学腐蚀过程 就会停止。2、腐蚀电池的作用【思考】怎么理解不利作用和有利作用？腐蚀

6、腐蚀电三、腐蚀电池的类型（一）、宏观腐蚀电池1、 电偶腐蚀同一电解质溶液中， 两种具有不同电极电位的金属或合金通过电连 接形成的腐蚀电池。如：碳钢-黄铜冷凝器、船舶中的钢外壳-铜合 金推进器、不同材质的法兰-螺母-螺栓的连接等。注：两种金属的电极电位相差越大，电池中阴阳极的面积比越大、电介质的电导率越大则阳极的金属腐蚀也快。2、 浓差电池同一金属的不同部位所接触的介质具有不同的浓度，引起的电 极电位差。 a、 盐浓差电池定义：指同一金属浸在不同盐浓度的溶液中构成的腐蚀电池。以铜浸在硫酸铜溶液为例说明浓度与电极的关系。由能斯特方程EC（J2/CU=EcuTcu+如（a氧化态/a还原态）n= Ec

7、ubcu+（0.059/2） IgC*结论：溶液中金属离子的浓度越稀，电极电位越低，浓度越大，电极电位 越高，因此电子由金属离子的低浓度区 邙日极）流向高浓度区（阴极）。 在一些设备的缝隙、疏松沉积物下部、滞流区容易产生盐浓差腐蚀。b、氧浓差电池：定义：指由于金属与含氧量不同的溶液相接触而引起的电位差所构成的腐 蚀电池。腐蚀2、浓差电池二腐蚀电池腐蚀电池2、浓差电池b、氧浓差电池金属浸入含有溶解氧的中性溶液中形成氧电极：O2+2H2O+4e = 4OH-E。OH- = EO,/OH-+（0.059/n） lg （氧化态）/还原态）=EQ/OH-+ （0.059/4） lg PJ（COH_）4结

8、论：介质中溶解氧浓度越大，氧电极电位越大，成为腐蚀电池的阴极，介 质中溶解氧浓度越低，氧电极电位越小，成为腐蚀电池的阳极。【讨论】化工生产中由于大修，有一碳钢水贮槽，其中有一定量的中性水长久 没动，大修后启动开车时，发现贮槽靠近水线的下方有一圈沟槽，分析这是什 么原因造成的。一般规律：电位较负的金属(如Fe)易受氧浓差电池腐蚀，电位较正的金属(如Cu)易受盐浓差电池腐蚀。微观腐蚀电池是指金属表面存在许多肉眼难以看见的极微小的电极构成 的腐蚀电池，这是由于金属表面存在电化学不均一性所造成的。*1le腐蚀电池2、微观腐蚀电池(1)化学成份的不均一性例如锌中含有杂质元素铁、舖、铜等(2)组织结构的不

9、均一性例如：金属的晶界是原子排列较疏松而紊乱的区域，这个区域容易富集杂质原子， 一般而言，导致晶界的电极电位比晶粒低，容易遭到腐蚀。(3)物理状态的不均一性例如，钢板在弯曲部位和钾钉头的地方容易发生腐谀就是这个原因。(4)表面膜的不均一性例如：当金属表面膜不完整，存在孔隙或破损时，在空隙和破损的部位就容易被廣 蚀。结论：电化学不均一性即金属表面的物理和化学性质存在差异，从而使金属表面各部 位的电位不相等，这是形成腐蚀微电池的基本原因。“L任务四金属电化学腐蚀电极动力学一、金属腐蚀速度1、全面腐蚀程度的评定通常是用腐蚀前后金属质量或厚度的变化，电极的电流密度来表示其平均腐蚀率。（1）根据质量的变

10、化来评定以被腐蚀的金属在单位面积（m2）单位时间（h）内由于腐 蚀而引起的质量（g）变化来评定其腐蚀程度，有失重法和增重法。当腐蚀产物能很好的除去而不损伤主体金属时用失重法，反之用增得法。公式：Km= （m前一m后）/（S t）失重法（2）根据厚度变化来评定根据单位时间（a：年）内金属因腐蚀而减薄的尺寸（mm）来评定其腐蚀程度。公式：见教材P22式（1-22）三个等级：耐蚀、可用、不可用（详见P22：表1-4） o（3）电流密度法电化学腐蚀过程，是由于金属与电解质溶液进行了电化学反 应，腐蚀速率可用电流密度来表示。公式:Ki=（A iaX104）/（nF）在这三种速度中用电流密度表示的腐蚀速度

11、使用较方便。Km=（m 炎任务金属电化学腐蚀电极动力学L任务四金属电化学腐蚀电极动力学二、极化与去极化（教材P23）/极化现象：由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小，并引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的极化现象。/阳极极化：当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象。 /阴极极化：当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象。/去极化：能消除或减弱极化的现象。/去极剂：引起去极化发生的物质。“极化作用：极化的作用总是使得反应的速度下降，对于防腐蚀而 言，极化是有利的。如金属的钝化就是阳极极化的一个典型应用。“去极化作用：消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程。/极化曲线：表示电极电位

12、与极化电流或极化电流密度之间关系的 曲线。 炎三、金属的钝化（教材P29）1、钝化现象【思考分析】1）A1电极电位为-1.66V,在腐蚀环境中很易被腐蚀， 但却耐腐蚀, 如：铝合金属门窗。2）法拉第铁钝化实验（教材P29图1-21）金属由于表面形成了保护膜，在介质中没有发生腐蚀的现象叫钝化 现象。2、钝化定义某些活泼金属或其合金，由于它们的阳极过程受到了阻滞，因而在 很多环境中的电化学性能接近贵金属，这种性能叫做金属的钝性， 金属具有钝性的现象叫做钝化。注：钝性金属一般有两个电位，活性电位和钝性电位，也叫活性-L任务四金属电化学腐蚀电极动力学L任务四金属电化学腐蚀电极动力学钝性金属。如不锈钢、

13、锯、银、铝等金属或合金。曾L任务四金属电化学腐蚀电极动力学3、 钝化的特性 （教材P30）阳极极化曲线（S形曲线）活化区曲线ab段。 b过渡区曲线b-c段。 C钝化区 曲线c-d段。L任务四金属电化学腐蚀电极动力学 d过钝化区 曲线de段。各区电位和电流变化的情况。 E临、i金属电化学腐蚀电极动力学4、活性一钝性金属的耐蚀性（教材P31）单一的还原反应，可能具有三种不同的交换电 流密度。有一个稳定的交点A,如：钛在无空气的稀硫酸 或盐酸中迅速溶解不能钝化的情况。有三个交点B、C、D,如：在浓硝酸中钝化后的 铁即属于此种情况，一旦钝化膜被破坏，则由 钝态转变为活态，即D点转变到B点。只有一个稳定的交点F,如：不锈钢在含氧化剂（溶解氧）的酸溶液中以及铁在70%的硝酸中。阴极交换电流密度对 活