2025年大学《资源化学》专业题库- 金属腐蚀机理与防护措施研究

2025年大学《资源化学》专业题库——金属腐蚀机理与防护措施研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题选项中，只有一项符合题意，请将正确选项的字母填在题干后的括号内）1.金属在干燥气体中发生的腐蚀主要是由于（）。A.电化学作用B.化学作用C.电化学与化学作用共同D.物理作用2.在电化学腐蚀过程中，构成腐蚀电池的两个电极是（）。A.阳极和阴极B.感应电极和参比电极C.浓差电极和金属电极D.导电材料和绝缘材料3.金属发生均匀腐蚀时，腐蚀速率主要受（）控制。A.阴极过程B.阳极过程C.电荷转移过程D.膜的形成与破坏4.下列哪种腐蚀属于局部腐蚀？（）A.均匀腐蚀B.点蚀C.应力腐蚀开裂D.脱碳5.能显著降低腐蚀速率，且用量少、效果明显的防护方法是（）。A.阴极保护B.阳极保护C.缓蚀剂法D.涂层法6.在外加电流阴极保护中，被保护的金属结构作为（）。A.阳极B.阴极C.参比电极D.工作电极7.下列哪种缓蚀剂的作用机理主要是形成覆盖膜？（）A.氧化型缓蚀剂B.还原型缓蚀剂C.吸附型缓蚀剂D.沉淀型缓蚀剂8.在土壤环境中，通常采用牺牲阳极法进行金属防护，适用于（）。A.强酸性环境B.强碱性环境C.中性或弱酸性、弱碱性环境D.高盐度海水环境9.金属在含氯离子的环境中容易发生点蚀，其主要原因是（）。A.氯离子具有强烈的吸附性B.氯离子会破坏金属表面的钝化膜C.氯离子会加速阴极过程D.氯离子会降低溶液的导电性10.影响金属腐蚀速率的主要因素不包括（）。A.金属材料的性质B.环境介质的成分C.金属表面的清洁程度D.金属的熔点二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上）1.金属腐蚀是指金属或合金因其与环境发生化学反应或电化学反应而遭到破坏的现象。2.电化学腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化的过程，通常在电解质溶液中进行。3.根据腐蚀速度的快慢，金属腐蚀可分为和两种。4.腐蚀电池由阳极、阴极和联系组成。5.缓蚀剂是指加入腐蚀介质中，能显著降低腐蚀速率的物质。6.阴极保护法分为和两种主要方式。7.涂层法是利用作为金属基体与腐蚀介质之间的屏障，阻止腐蚀介质接触金属的一种防护方法。8.应力腐蚀开裂是指金属在应力作用下，于腐蚀介质中发生的脆性断裂现象。9.某些金属在特定应力状态下和特定腐蚀介质作用下，会发生脆性断裂，即使应力低于其屈服强度，这种现象称为。10.金属在干燥的空气中，如果环境足够活泼，会发生氧化腐蚀，例如铁生锈。三、名词解释（每小题3分，共15分。请给出各名词的准确定义）1.腐蚀电池2.耐蚀性3.阳极保护4.牺牲阳极阴极保护5.应力腐蚀开裂四、简答题（每小题5分，共20分。请简明扼要地回答下列问题）1.简述电化学腐蚀的基本过程。2.影响金属腐蚀速率的主要因素有哪些？3.简述牺牲阳极阴极保护法的原理及其适用范围。4.与阴极保护相比，阳极保护有哪些优缺点？五、论述题（每小题10分，共20分。请结合所学知识，全面、深入地回答下列问题）1.分析在湿法冶金过程中，选矿设备（如搅拌槽、管道）可能面临哪些主要的腐蚀环境？并简述针对这些环境，可以考虑采用哪些防护措施及其原理。2.以铁为例，阐述其在不同环境（如干燥空气、中性水、酸性溶液、含氯溶液）中的腐蚀机理有何不同？并说明在这些不同环境中，应优先考虑采用哪种防护措施，并说明理由。试卷答案一、选择题1.B2.A3.A4.B5.C6.B7.C8.C9.B10.D二、填空题1.化学2.电化学3.均匀腐蚀，局部腐蚀4.联接通路5.腐蚀介质6.牺牲阳极法，外加电流法7.涂料或覆盖层8.存在9.应力腐蚀开裂10.氧化性三、名词解释1.腐蚀电池：由正极（阴极）和负极（阳极）以及电子和离子传递的介质构成的能够发生腐蚀反应的微电池。2.耐蚀性：金属抵抗腐蚀的能力。3.阳极保护：通过外加电流使金属结构成为阳极，发生阳极反应以降低腐蚀速率的防护方法。4.牺牲阳极阴极保护：利用比被保护金属更活泼的金属作为阳极，使其优先腐蚀溶解，从而保护阴极金属的防护方法。5.应力腐蚀开裂：某些金属材料在特定应力状态和腐蚀介质共同作用下发生的脆性断裂现象。四、简答题1.解析思路：阐述电化学腐蚀的两个核心过程：阳极过程和阴极过程，以及电子和离子的传递。答案要点：金属原子在阳极失去电子，形成金属离子进入溶液（阳极过程）；电子通过金属基体流向阴极；在阴极，溶液中的阳离子（如H⁺,O²⁻,氧气等）得到电子，形成稳定物质（如水、氧化物等），完成电荷平衡（阴极过程）。电子和离子通过电解质溶液构成腐蚀电流回路。2.解析思路：列出影响腐蚀速率的主要外部因素和内部因素。答案要点：主要影响因素包括金属材料本身的性质（成分、组织结构、纯度等）、环境介质因素（pH值、离子浓度、温度、氧化性/还原性、氯离子含量等）、电化学因素（氧浓度差、应力等）以及表面状态（存在沉积物、涂层等）。这些因素通过影响阳极和阴极过程的速率来决定总腐蚀速率。3.解析思路：说明牺牲阳极的原理（电化学电位更负），以及其作为阳极被优先腐蚀，从而保护了阴极。答案要点：牺牲阳极法利用了电化学电位更负的金属（如镁、锌、铝及其合金）与被保护的金属结构构成腐蚀电池。电位更负的金属作为阳极，优先失去电子而被腐蚀溶解，从而将电子提供给被保护的金属结构（阴极），使其免于腐蚀。适用于不易实现阴极极化的结构或土壤、海洋等难以外加电流的环境。缺点是牺牲阳极会消耗，需要定期更换。4.解析思路：分别从原理、适用条件、优缺点等方面比较阴极保护和阳极保护。答案要点：阳极保护通过外加电流使金属成为阳极，发生阳极反应以降低腐蚀速率。优点是可以精确控制，适用于可钝化的金属；缺点是需要精确控制外加电流，否则可能过度腐蚀或无法达到保护效果。阴极保护通过牺牲阳极或外加电流使金属成为阴极。优点是方法相对简单，适用于多种金属和复杂结构；缺点是牺牲阳极法会消耗，外加电流法可能引起杂散电流干扰。阳极保护对金属种类有要求，阴极保护对环境要求较高。五、论述题1.解析思路：结合湿法冶金流程，分析可能遇到的腐蚀环境（如矿浆、电解液、酸/碱/盐溶液），并针对不同环境提出防护措施及原理。答案要点：湿法冶金选矿设备可能面临多种腐蚀环境：*矿浆环境：通常呈强酸性或强碱性，含有固体颗粒磨损和腐蚀性离子。防护措施：选用耐酸碱耐磨损的合金材料（如高铬铸铁、镍基合金、钛合金）；采用涂层防护（如橡胶衬里、陶瓷涂层）；对于关键设备可考虑阴极保护。原理是提高材料耐蚀性、隔绝腐蚀介质、减缓腐蚀反应。*溶液环境（如电解液）：可能含有特定金属离子，pH值可能变化，具有氧化性或还原性。防护措施：选用耐特定离子腐蚀的材料；添加缓蚀剂；控制溶液成分和pH值；必要时采用阴极保护。原理是选择惰性或缓蚀材料、抑制腐蚀反应、改变腐蚀条件。*管道系统：可能存在流动加速腐蚀、沉积物下腐蚀、温差腐蚀等。防护措施：提高管道材质等级；进行管道内表面涂层处理；定期清洗，避免沉积物；控制流速和流体分布。原理是增强材料抵抗局部腐蚀能力、隔绝流体腐蚀、消除腐蚀隐患。综合考虑，需根据具体设备、介质成分、操作条件选择合适的单一或多种防护措施组合。2.解析思路：分别阐述铁在不同环境中的腐蚀机理差异（电化学类型、反应物不同），并基于机理差异推荐优先防护措施及理由。答案要点：铁在不同环境中的腐蚀机理：*干燥空气：主要发生化学腐蚀，铁与氧气反应生成氧化铁（铁锈），反应缓慢。机理：直接的氧化还原反应。*中性水：主要发生电化学腐蚀。水中的溶解氧在铁表面作为阴极发生还原反应，铁作为阳极失去电子被氧化。机理：电化学氧化还原，形成微电池。*酸性溶液：发生电化学腐蚀，酸提供H⁺离子，在阴极处H⁺得到电子生成氢气，铁在阳极失去电子形成Fe²⁺或Fe³⁺。机理：电化学氧化还原，阴极过程受H⁺浓度控制。*含氯溶液：发生电化学腐蚀，氯离子破坏铁表面的钝化膜，使腐蚀速率急剧加快，常形成点蚀或坑蚀。机理：电化学腐蚀，氯离子吸附在金属表面或参与阴极反应，破坏钝化膜。优先防护措施及理由：*干燥空气：通常环境条件较好，腐蚀速率很低，可能只需保持表面清洁即可，一般不需要专门防护措施。*中性水：优先考虑缓蚀剂法。理由是水中腐蚀存在，加入缓蚀剂可以显著降低腐蚀速率，且成本相对较低，易于实施。*酸性溶液：优先考虑阴极保护（外加电流法）。理由是酸性环境腐蚀速