第二章腐蝕電池 1腐蝕電池的工作過程什么是腐蝕電池Zn H2SO4 ZnSO4 H2腐蝕電池的定義 只能導致金屬材料破壞而不能對外界作功的短路原電池 腐蝕電池的特點 腐蝕電池的陽極反應是金屬的氧化反應 結果造成金屬材料的破壞 腐蝕電池的陰 陽極短路 即短路的原電池 電池產生的電流全部消耗在內部 轉變為熱 不對外做功 腐蝕電池中的反應是以最大限度的不可逆方式進行 HCl溶液 Zn Cu A K Zn Cu HCl溶液 Cu Cu Cu Zn a Zn塊和Cu塊通 b Zn塊和Cu塊直 c Cu作為雜質分過導線聯接接接觸 短路 布在Zn表面陽極Zn Zn Zn2 2e 氧化反應 陰極Cu 2H 2e H2 還原反應 腐蝕電池的構成 腐蝕電池的工作環節 1陽極反應通式 Me Mnn ne產物有二種 可溶性離子 如Fe 2e Fe2 不溶性固體 如2Fe 3H2O Fe2O3 6H 6e陰極反應通式 D me D me 常見的去極化劑 氧化劑 是H 和O22H 2e H2析氫腐蝕或氫去極化腐蝕O2 4H 4e 2H2O 酸性溶液中 O2 2H2O 4e 4OH 中性或堿性溶液中 3電流回路金屬部分 電子由陽極流向陰極溶液部分 正離子由陽極向陰極遷移以上三個環節既相互獨立 又彼此制約 其中任何一個受到抑制 都會使腐蝕電池工作強度減少 腐蝕電流 陽極電流 Ia腐蝕電流 IcorIa Icor在什么條件下相等 法拉第定律 氧化或還原1摩爾的任何物質所需要的電量為nF 2形成腐蝕電池的原因 金屬方面環境方面成分不均勻金屬離子濃度差異組織結構不均勻氧含量的差異表面狀態不均勻溫度差異應力和形變不均勻熱處理差異 腐蝕電池形成原因舉例 a 不同金屬組合 b 金屬中含雜項 表面狀態不同 d 應力及形變差異 e 氧濃度差異 f 金屬離子濃度差異 滲碳體 鋁 鋼 鐵 新管道 新管道 應力集中 砂土 粘土 銅 銅 表面狀態不同縫內Cu2 濃度比縫外高 腐蝕電池的種類 大電池 宏觀腐蝕電池 指陽極區和陽極區的尺寸較大 區分明顯 肉眼可辯 微電池 微觀腐蝕電池 指陽極區和陰極區尺寸小 肉眼不可分辨 大電池的腐蝕形態是局部腐蝕 腐蝕破壞主要集中在陽極區 如果微電池的陰 陽極位置不斷變化 腐蝕形態是全面腐蝕 如果陰 陽極位置固定不變 腐蝕形態是局部腐蝕 腐蝕過程的產物 初生產物 陽極反應和陰極反應的生成物 次生產物 初生產物繼續反應的產物 初生產物和次生產物都有可溶和不可溶性產物 只有不溶性產物才能產生保護金屬的作用 腐蝕過程的產物 鹽水滴試驗 實驗現象問題 陽極 陰極的部位 陽極反應 陰極反應是什么 用腐蝕電池的理論解釋實驗現象 藍色 顯示Fe2 陽極區 紅色 顯示OH 陰極區 棕色 鐵銹如果使用脫氧液滴 則不會出現初始外觀 3 NaCl 鐵氰化鉀 酚酞 Fe 鹽水滴實驗 3腐蝕電池的極化 極化現象原電池的極化實驗現象 歐姆定律 極化現象 電流接通后 電池電動勢降低的現象叫電池的極化現象 Zn Cu 測Zn電極電位的電路沒畫出來 r V 參比電極 高阻電壓表 K A 陽極極化和陰極極化 陽極極化 電位偏離初始電位正移 陰極極化 電位偏離初始電位負移 腐蝕電池的極化包括陽極的陽極極化和陰極的陰極極化 不過兩者的極化程度和方向不相同 極化值極化程度的大小用極化值表示 記為 E E E E0 Ea Ea E0 0 Ec Ec E0 0 過電位 極化現象是由于電極反應存在阻力造成的 改變電流的大小 腐蝕電流也隨之改變 通常把電極的電位與電流密度的關系用極化曲線來表示 2極化曲線 極化曲線的繪制Sa Sc在E f i 坐標體系下繪制極化曲線 極化曲線的形狀與電極面積無關 只取決于陽極反應和陰極反應的特征 Sa Sc在E f I 坐標體系下繪制極化曲線 極化曲線的形狀與電極的面積有關 面積改變 極化曲線的形狀也改變 Zn Cu 測Zn電極電位的電路沒畫出來 A r V 參比電極 高阻電壓表 K開路時 i 0 Cu和Zn的電位分別為靜止電位Eoc Cu Eoa Zn K閉路 電流通 r減小 電路歐姆電阻R減小 電流i增大 Zn電位正移 Cu電位負移 Ec Cu Ea Zn iR R 0 i達到imax K 測量電偶腐蝕電池的極化曲線的裝置 用上圖裝置測量的極化曲線 Zn和Cu面積相等 歐姆電阻壓降iR E Eoc cu Ec cu Ea Zn Eoa Zn iimax 3Evans極化圖及其應用 Evans極化圖 Eoa Icor I Eoc Ecor Evans極化圖的數學表達式 Evans極化圖的數學表達式 用Evans極化圖表示影響腐蝕電流的因素 用Evans極化圖表示腐蝕電池的控制類型 a 陽極初始電位負移 b 陰極初始電位正移 b 陰極極化率大 d 陽極極化率增大 e 初始電位差和陰 陽極