金属的腐蚀和防护(教案)5篇

第一篇：金属的腐蚀和防护(教案)

第二节 金属的腐蚀和防护（第１课时）

榆中七中

孙志彪

【教学目标】：

1、了解金属腐蚀的危害，认识金属腐蚀造成的经济影响．

2、应用原电池原理，了解金属电化腐蚀的原因，能解释金属发生电化学腐蚀的原因

3．了解一些选择防铁锈方法时应考虑的因素，通过实验探究防止金属腐蚀的措施，【教学重点】：金属电化腐蚀

【教学难点】：金属电化腐蚀；钢铁腐蚀

【教学方法】：启发式、讨论式、实验法

【教具】：实验投影仪

教学过程：

【引言】在日常生活中,金属腐蚀的现象随处可见。现在，请各小组代表把课前搜索的信息给全班同学展示一下。

三个小组代表分别发言

【学生演讲】(二分钟)介绍金属腐蚀造成的影响。

【设问、过渡】钢铁为什么会生锈？我们怎么样利用化学知识来减小金属腐蚀？让我们一起来学习有关金属腐蚀的知识。以铁生锈为例来简单说明：

【板书】金属的腐蚀与防护

【小结】金属腐蚀就是游离态的金属单质被氧化成化合态的金属氧化物或其他化合物的过程，可表示为：

【板书】金属腐蚀的实质：M → Mn++ ne-金属腐蚀的分类：化学腐蚀与电化学腐蚀 【提问】举例说明什么是化学腐蚀和电化学腐蚀?

【学生回答】铁和氯气直接反应而腐蚀;钢管被原油中的含硫化合物腐蚀均为化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈是电化学腐蚀。

【过渡】钢铁在潮湿的空气里所发生的腐蚀，就是电化学腐蚀的最普通的例子。在一般情况下，金属腐蚀大多是电化学腐蚀。

【提问】电化学腐蚀是怎样形成的？它具有哪些特征？让我们通过实验来研究学习有关电化学腐蚀的知识。

【过渡】上学期我们已学习了有关原电池的知识，现在我们从金属腐蚀的角度来分析铜--锌原电池实验的原理。

【课件演示】铜-锌原电池实验

做如下实验：锌片投入稀硫酸中——腐蚀的种类及特点；用铜丝接触锌片——腐蚀的种类及特点。

【投影、复习】原电池反应：Zn(-)： Zn→ Zn2+ +2e-(氧化反应)

Cu(+)： 2H++ 2e-→ H2↑(还原反应)

总的反应方程式： Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑

【启发】铜-锌原电池实验可看作锌被腐蚀的过程，属于哪类金属腐蚀？

【回答】电化学腐蚀，【讨论】（全班分小组讨论,小组代表小结.）问题：

1、电化学腐蚀的形成条件和特征。

2、化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系。

【结论】

1．电化学腐蚀形成条件：不纯金属或合金、电解质溶液环境。

特征：原电池反应，并伴有电流的产生。

2．化学腐蚀：金属直接跟物质接触发生化学反应。

电化学腐蚀：原电池反应。

在一般情况下，这两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。

【提问】通过对实验的研究，大家是否对电化学腐蚀有了进一步的了解。请问：电化学腐蚀的实质是什么？

【学生回答】原电池反应，较活泼的金属失去电子被腐蚀发生氧化反应，并伴有电流的产生。

【展示】铁钉（预先做好实验：一个浸没在水里、一个一半浸没在自来水中）的腐蚀

【师生共同讨论】运用原电池原理分析钢铁腐蚀的成因。教师随着学生的认知需要不断改变决策。

【课件演示】钢铁的电化学腐蚀，创设情景，引出析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

【归纳分析】铁锈的生成不可缺少的是空气和水。钢铁是铁碳合金，在干燥的空气里不易腐蚀，但在潮湿的空气里，在钢铁的表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳在钢铁制品表面形成了无数微小的原电池，加快了钢铁的腐蚀。

【板书】钢铁腐蚀： Fe(-)2Fe → 2Fe2++4e-

C(+)2H2O + O2 + 4e-→ 4OH-

【过渡】我们学习了有关金属腐蚀的知识，并了解了金属腐蚀主要是由原电池反应而引起的电化学腐蚀。金属腐蚀虽然有害，有时却可以利用。例如，工业上通过控制一定条件，利用Fe3+腐蚀铜板来制备电子线路板就是利用金属腐蚀的一个很好例子。但是，金属腐蚀大多数是有害的，是须防止的。

【小结】电化学腐蚀分类： 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强（pH＜5.6）水膜酸性很弱或中性 电 极 负 正 总反应方程式 联系 吸氧腐蚀更加普遍，危害更大。

【提问】大多数金属腐蚀我们是要防止的。那么，怎么样来进行金属的防护呢？

【启发】从中你收到了什么启发？

【课堂总结】

【随堂练习】1、2、3

第二篇：金属腐蚀调查报告

调查报告

教学院：xxxxxxxxxxxxxxxxxxx

班 级： xxxxx

姓 名： xxxxxx

学 号：xxxxxxx

金属腐蚀调查报告

摘要：本文将从调查目的出发，查询课本和网上资料，论述了腐蚀的产机理，从而探讨了防腐蚀的办法。

调查目的：了解有关金属锈蚀的原因和防止金属锈蚀的方法。调查方式：查询课本和网上资料。调查内容：

金属现状

我们每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%。这是多么惊人的数字呀！防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域中的重大问题。

腐蚀遍及国民经济各部门，给国民经济带来巨大的经济损失。20世纪50年代前腐蚀的定义只局限于金属腐蚀。从50年代以后，许多权威的腐蚀学者或研究机构倾向于把腐蚀的定义扩大到所有的材料。但通常还是指金属的损坏。因为金属及其合金至今仍然是最重要的结构材料，所以金属腐蚀还是最引人注意的问题之一。腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大。有人统计每年全世界腐蚀报废的金属约一亿吨,占年产量的20%～40%。而且随着工业化的进程,腐蚀问题日趋严重化，美国1949年腐蚀消耗(材料消耗和腐蚀)为50亿美元，1975年达700亿美元，到1985年高达1680亿美元，与1949年相比增加了80余倍。估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备相当于年产量的30%。显然，金属构件的毁坏，其价值远比金属材料的价值大的多；发达国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的2-4%；美国每年因腐蚀要多消耗3.4%的能源；我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达二百亿。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。

腐蚀机理

导致金属锈蚀的主要原因有化学腐蚀和电化学腐蚀：

化学腐蚀主要是因为金属与氧气、水等接触，金属被氧化，以及其他有腐蚀性的化学物质对金属的腐蚀，如酸雨等；电化学腐蚀是因为原电池原理的腐蚀，这比上一个原因引起的危害更大，原理是水在金属物表面形成水膜，溶解氧气，二氧化碳等物质，这时就会形成金属为负电位的原电池，会使金属被较快地腐蚀。

一般腐蚀的定义是指由于环境作用引起的材料破坏。这个定义包含所有的自然存在的和人造的材料，含塑料、陶瓷和金属。本文的核心是金属的腐蚀，腐蚀的这个定义涉及到这样的问题：首先金属为什么会腐蚀?答案可用热力学解释，它告知我们腐蚀过程是否会发生。第二个问题是腐蚀速率是什么或者管道可使用多长时间?腐蚀动力学可以提供我们这个问题的答案。从能量的意义上讲，当金属从矿石中提炼出以后就被置位于一个高的能量状态。这些矿石是典型的金属氧化物，例如钢对应的金属氧化物是三氧化二铁(Fe2O3)，铝对应的则是氧化铝(Al2O3·H2O)。热力学的原理之一就是物质总是寻求最低的能量状态。换句话，许多金属处于热力学不稳定状态而且趋向于寻求一种较低的能量状态，也就是说有形成氧化物或者一些其他化合物的趋势。金属转化成为低能量氧化物的过程称为腐蚀。许多普通工程材料在近室温时的腐蚀发生在有水(含水)的环境下而且在性质上是电化学性质的。以在地下管道上的碳钢和低合金钢的腐蚀为例，有水的环境也被称为电解质，在地下腐蚀情况下电解质就是潮湿的土壤。腐蚀的过程涉及金属失去电子(氧化作用)的过程（见方程式(1)）而失去的电子被另外的还原反应消耗 例如氧和水的还原反应（分别见方程式(2)和(3)）。

Fe-Fe2++2e

(1)O2+2H2O+4e--4OH-

(2)2H2O+2e—H2+2OH-

(3)氧化反应一般称为阳极反应，而还原反应一般被称为阴极反应。两个电化学反应对腐蚀的发生是必不可少的。氧化反应造成金属的实际损失，但还原反应必须消耗由氧化反应释放出的电子来维持电荷的中性。否则，大量的负电荷将会在金属和电解质间快速形成而且使腐蚀过程停止。

金属腐蚀的防护方法

（一）改善金属的本质

根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐腐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。

（二）形成保护层

在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法、物理方法和电化学方法实现的。(1)金属的磷化处理

钢铁制品去油、除锈后，放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡，即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这种过程叫做磷化处理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般为5-20μm，在大气中有较好的耐腐蚀性。膜是微孔结构，对油漆等的吸附能力强，如用作油漆底层，耐腐蚀性可进一步提高。(2)金属的氧化处理

将钢铁制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.5-1.5μm的蓝色氧化膜(主要成分为Fe3O4)，以达到钢铁防腐蚀的目的，此过程称为发蓝处理，简称发蓝。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性，不影响零件的精度，故精密仪器和光学仪器的部件，弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。(3)非金属涂层

用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层，称为非金属涂层，也可达到防腐蚀的目的。例如，船身、车厢、水桶等常涂油漆，汽车外壳常喷漆，枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)喷涂金属表面，比喷漆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁、色泽艳丽，兼具防腐蚀与装饰的双重功能。(4)金属保护层

它是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。前一金属常称为镀层金属。金属镀层的形成，除电镀、化学镀外，还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。目前，随着科学的进步和发展，新的技术不断涌现，例如，热喷涂防腐技术的发展和应用更加丰富了防腐的方法。(三)电化学保护

研究金属腐蚀的目的是提出高效，价廉而易行的措施，避免或减缓金属的腐蚀。由于金属电化学腐蚀的机理复杂，形式多种多样，影响因素千差万别，在防腐实践中，人们研究了多种应对金属腐蚀的措施和方法，其中电化学保护，金属选材和结构设计，覆盖层保护和缓蚀剂是用的最多的几种。作为一种有效的防护措施，电化学保护方法广泛地应用于船舶，海洋工程，石油，化工等领域，是需要重点了解的方法之一。

电化学保护是金属腐蚀防护的重要方法之一,其原理是利用外部电流使被腐蚀金属电位发生变化从而减缓或抑制金属腐蚀。电化学保护可分为阳极保护和阴极保护两种方法。阳极保护是向金属表面通入足够的阳极电流,使金属发生阳极极化即电位变正并处于钝化状态,金属溶解大为减缓。阴极保护是向腐蚀金属表面通入足够的阴极电流,使金属发生阴极极化,即电位变负以阻止金属溶解。阴极保护根据电流来源不同分为牺牲阳极法和外加电流法两种方法。

前者牺牲阳极法是将被保护金属与电位更负的牺牲阳极直接相连，构成电流回路，从而使金属发生阴极极化。此法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。后者外加电流法则是利用外加电源,将被保护金属与电源负极相连,通过辅助阳极构成电流回路,使金属发生阴极极化。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。

牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。采用牺牲阳极法进行阴极保护时,保护效果好坏与牺牲阳极材料本身的性能有着直接关系。牺牲阳极材料必须具备以下条件：(1)电位负,极化小。牺牲阳极的电位一定要比被保护金属的电位更负,以保证被保护金属发生显著的阴极极化。同时,在工作过程中,牺牲阳极的电位变化要小,不能随着输出电流增加发生较大改变；(2)单位质量的阳极放出的电量大；(3)阳极腐蚀小、电流效率高,阳极溶解时产生的电流大部分用于被保护金属的阴极极化；(4)溶解均匀性良好；(5)价格低廉,来源广泛,加工方便。目前研制成功并被广泛用于钢铁设施阴极保护的牺牲阳极材料有3大类：镁阳极、锌阳极和铝阳极。(四)缓蚀剂法

缓蚀剂法是一种常用的防腐蚀措施,在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂就能和金属表面发生物理化学作用,从而显著降低金属材料的腐蚀。由于缓蚀剂在使用过程中无须专门设备,无须改变金属构件的性质,因而具有经济、适应性强等优点,广泛应用于酸洗冷却水系统、油田注水、金属制品的储运等工业过程中。

缓蚀剂分为无机盐(如硅酸盐、正磷酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐等)和有机物

(一般是含N、S、O的化合物如胺类、吡啶类、硫脲类、甲醛、丙炔醇等)。缓蚀剂的作用是通过吸附与腐蚀产物生成沉淀而覆盖在金属电极表面形成保护膜,从而减缓电极过程的速度,达到缓蚀的目的。缓蚀剂也可分为阳极缓蚀剂和阴极缓蚀剂。阳极缓蚀剂是直接阻止阳极表面的金属进入溶液,或在金属表面上形成保护膜,使阳极免于腐蚀。如果加入缓蚀剂的量不足,阳极表面覆盖不完全,则导致阳极的电流密度增大而使腐蚀加快,故有时也将阳极缓蚀剂称为危险性缓蚀剂。阴极缓蚀剂主要抑制阴极过程的进行,增大阴极极化,有时也可在阴极上形成保护膜。阴极缓蚀剂则不具有“危险性”。随着社会进步和人类环保意识的增强,缓蚀剂的开发和运用越来越重视环境保护的要求。绿色化学及其技术将广泛应用于腐蚀防护领域。CIBA公司已开发出两种低毒有机涂层缓蚀剂Irgcor252和Irzcor53。(五)改善腐蚀环境

改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义。例如，减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质(称缓蚀剂)来减少和防止金属腐蚀。

调查结论：

金属资源的储量有限，而且不能再生，因此，我们应该合理的开发和利用金属资源。

随着科学技术的进步,对工业应用材料的要求越来越高,特别是金属材料的防腐蚀尤其受关注。腐蚀防护常用的隔离法、缓蚀剂法、电化学保护法等只能防护,不能从根本上根治金属的腐蚀问题,同时这些防护方法存在使用成本高、污染环境、应用环境受限制等问题。因此,研究开发新的特种合金、新型陶瓷、复合材料等耐腐蚀材料,是从根本上治理腐蚀问题的最好途径,有待材料工作者共同努力。

第三篇：《金属腐蚀理论及腐蚀控制》

《金属腐蚀理论及腐蚀控制》

（跟着剑哥走，有肉吃。）

习题解答

第一

章

1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V-

和年腐蚀深度Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。

表1

碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据

试

验

介

质

30%

HNO3，25°C

试样材料

碳

钢

铝

矩形薄板试样尺寸(mm)

20´40´3

30´40´5

腐蚀前重W0(g)

18.7153

16.1820

浸泡时间t

(hr)

腐蚀后重W1(g)

18.6739

16.1347

解：由题意得：

（1）对碳钢在30%HNO3（25℃)中有：

Vˉ=△Wˉ/st

=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001

=0.4694g/

m∙h

又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2∙h

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y

对铝在30%HNO3(25℃)中有：

Vˉ=△Wˉ铝/st

=(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6

=0.3391g/㎡∙h

d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3

说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。

（2）对不锈钢在20%HNO3（25℃)有：

表面积S=2π×＋2π×0.015×0.004=0.00179

m2

Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715

g/

m2∙h

试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827

cm3

d=W/V=22.3367/2.827=7.901

g/cm3

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y

对铝有：表面积S=2π×＋2π×0.02×0.005=0.00314

m2

Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882

g/

m2∙h

试样体积为：V=π××0.5=6.28

cm3

d=W/V=16.9646/6.28=2.701

g/cm3

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y

试样在98%

HNO3(85℃)时有：

对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st

=(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771

g/

m2∙h

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y

对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/

m2∙h

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y

说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。

3.镁在0.5mol/L

NaCl

溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。试验温度25°C，压力760mmHg；试样尺寸为20´20´0.5

(mm)的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度Vp。（在25°C时水的饱和蒸汽压为23.8mmHg）

解：由题意得：该试样的表面积为：

S=2×(20×20＋20×0.5＋20×0.5)×=840×

m2

压力P=760mmHg-23.8

mmHg

=736.2

mmHg=98151.9Pa

根据PV=nRT

则有放出的氢气的物质的量为：

n=PV/RT=98151.9×330×/8.315×(25＋273.15)=0.01307mol

又根据Mg

＋

—>

＋

Mg腐蚀的量为n(Mg)=0.01307mol

所以：Vˉ=nM(Mg)/St=0.01307×24.3050/840××100=3.7817

g/

m2∙h

查表得：dMg=1.74

g/cm3

有：

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×3.7817/1.74=19.04mm/y

4.表面积4cm2的铁试样，浸泡在5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为Icor

=

0.55mA。计算铁试样的腐蚀速度V-

和Vp。

解：由题意得：

根据Vˉ=A/nF=icor可知

Vˉ=（A/nF）Icor/s

=55.845×0.55×0.001/2×26.8×4×0.0001=1.4326g/

m2∙h

查表得d(Fe)=7.8g/

cm3

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×1.4326/7.8=1.61mm/y

即铁试样的腐蚀速度Vˉ=1.4326

g/㎡*h

Vp=1.61mm/y

第二

章

1.将铜片和锌片插在3%NaCl

溶液中，测得铜片和锌片未接通时的电位分别为

+0.05V和

–0.83V。当用导线通过电流表把铜片和锌片接通，原电池开始工作，电流表指示的稳定电流为0.15mA。已知电路的欧姆电阻为200W。

(1)

原电池工作后阳极和阴极的电位差Ec

–

Ea

=？

(2)

阳极极化值

DEa与阴极极化值DEc的绝对值之和

DEa

+

½DEc

½等于多少?

(3)

如果阳极和阴极都不极化，电流表指示应为多少？

(4)

如果使用零电阻电流表，且溶液电阻可以忽略不计，那么电流达到稳态后，阳极与阴极的电位差Ec

–

Ea、阳极极化值与阴极极化值的绝对值之和

DEa

+

½DEc

½等于多少？电流表的指示又为多少？

解：由题意得：

（1）：根据Ec-Ea=IR

则有：Ec-Ea=IR=0.51mA×200欧=30mV=0.03V

即原电池工作后阳极和阴极的电压差Ec-Ea=0.03V

（2）：△Ea=Ea-Eoa

|△Ec|=Eoc-Ec

△Ea＋|△Ec|=Ea-Eoa+Eoc-Ec=(Eoc-Eoa)-(Ec-Ea)

=0.05＋0.83-0.03=0.85V

即阳极极化值△Ea与阴极极化值△Ec的绝对值之和为0.85V。

（3）：如果阳极和阴极都不极化，则有Pc=0，Pa=0

Icor=(Eoc-Eoa)/R=(0.05＋0.83)/200=0.0044A=4.4mA

即电流表指示应为4.4mA。

（4）：当使用零电阻电流表时有，阳极与阴极的电位差

Ec=Ea，则有：电位差Ec-Ea=0

由（2）知：△Ea＋|△Ec|=(Ea-Ec)-(Eoa-Eoc)=0-(-0.83-0.5)=0.88V

Pc+Pa=(Eoc-Ec＋Ea-Eoa)/

Icor=(0.88-0.03)/0.15×=5666.7Ω

I=(Eoc-Eoa)/

(Pc+Pa)=(0.05＋0.83)/5666.7=0.000155A

2.某腐蚀体系的参数为：

E

0a

=

-0.4V，E0c

=

0.8V，Ecor

=

-0.2V。当R

=

0时，Icor

=

10mA，该腐蚀电池属于什么控制类型？如果欧姆电阻R

=

90W，那么I¢cor

=？

腐蚀电池又属于什么控制类型？

解：由题可知：当R=0时有：

Icor=(Eoc-Eoa)/

（Pc+Pa）

Pc+Pa=(Eoc-Eoa)/

Icor=（0.8+0.4）/10×=120Ω

Pc=(Eoc-Ec)/

Icor=(0.8＋0.2)/10×=100Ω

则有

Pa=120-100=20Ω

因为Pc>>Pa，所以该电池属于阳极极化控制。

当欧姆电阻R=90Ω时有：

=(Eoc-Eoa)/(Pc+Pa+R)=(0.8+0.4)/(120+90)=5.71mA

因为R与Pc接近，所以该腐蚀电池为欧姆电阻和阳极极化共同控制。

第三

章

1.在下列情况下，氧电极反应的平衡电位如何变化：

(1)

温度升高10°C

(取Po2

=1atm，pH

=

7)。

(2)

氧压力增大到原来的10倍

(温度25°C)。

(3)

溶液pH值下降1单位

(温度25°C)。

解：在中性溶液中，阴极的反应为：O2+2H2O+4=4OH-

其平衡位则为Ee=E0（OH-/O2）+㏑(Po2/-)

（1）

当温度升高10℃后有：

Ee

=

E0（OH-/O2）+×㏑(Po2/-)

=E+㏑(Po2/)+

㏑Po2/-

则平衡电位变化量△Ee1=

Ee’-

Ee=㏑(Po2/-)

=㏑Po2－㏑-

又因㏑=2.3lg，则有lg=pH－14

所以：△Ee1=10×8.314/(4×96500)

×

㏑Po2-10×8.314/(4×96500)×4×2.3×(7-14)

=0+0.01387=0.0139V>0

即：温度升高10℃后平衡电位正移0.0139V。

（2）

当氧压力增加到原来的10倍时

=E＋㏑(10Po2/)=E＋ln10＋㏑(Po2/-)

△E2=

Ee’’－Ee

=ln10

=(8.314×298.15)/(4×96500)×2.3

=0.0148V>0

即氧压力增大到原来的10倍时有氧电极平衡电位正移0.0148V

（3）

当溶液pH值下降1时有

=E＋㏑(Po2/-)=E＋ln

Po2－㏑-

ΔE3=

Ee’’’－Ee=E＋ln

Po2－㏑－(E＋ln

Po2－㏑)

=2.3(－14)＋2.3(pH－14)

=×2.3==0.0591V>0

即pH值下降1个单位，氧电压反应平衡电位正移0.0591V。

2.将铁置于饱和空气的碱溶液(pH

=

10)中，按阳极反应为

(1)

Fe

+

Fe2+

+

2e

(2)

Fe

+

2OH-

=

Fe(OH)2

+

2e

计算腐蚀倾向，二者是否相同？为什么？

解：在pH=10的碱溶液中，去极化还原反应为：

O2+2H2O+4=4

Ee=E0（OH-/O2）+㏑(Po2/-)

=0.401＋lg(0.21/)

=0.627V

(1)

当阳极反应为Fe=＋2

有＋2=Fe(OH)2↓

查得Ksp

Fe(OH)2=1.87×

a()=Ksp

Fe(OH)/a=1.87×/

=1.87×mol/L

由：Fe=＋2

又有Eea=

-0.440＋0.02955lg

a()

=

-0.440＋0.02955lg1.8×

=

-0.639V

（2）当阳极反应为

Fe＋2=Fe(OH)2＋2

查表有=-0.875V

[OH]=

mol/L

Ee=E0

+㏑(1/a)

=

-0.875＋(8.315×298.15)/(2×96500)×2×2.3lg

=

-0.639V

综上则有两种计算所得结果相同，即二者的腐蚀倾向一样。

3.将两根铜棒分别浸于0.01mol/L

CuSO4溶液和0.5mol/L

CuSO4溶液，组成一个金属离子浓差电池。

(1)

哪一根铜棒是阳极，哪一根铜棒是阴极？

(2)

写出阳极反应和阴极反应，计算其平衡电位。

该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是多少伏？

解：（1）铜棒在0.01

mol/LCuSO4溶液中时有：Cu=＋2

查表得：γ()=0.41

又根据=E0＋㏑a()

=0.337＋lg(0.01×0.41)=0.266V

当铜棒在0.5mol/LCuSO4溶液中时有：γ()=0.0668

=

E0＋㏑a()’

=0.337＋lg(0.5×0.0668)

=0.293V

因为<，即铜在0.01

mol/LCuSO4溶液中的电位比在0.5mol/LCuSO4溶液中电位低。故有铜在0.01

mol/LCuSO4溶液中作阳极，而在0.5mol/LCuSO4溶液中的铜棒作阴极。

（2）阳极反应：Cu=＋2

其平衡电位Eea=0.266V

阴极反应＋2=Cu，其平衡电位=0.293V

（3）Eec=

=0.293V

而Eea==

0.266V

有腐蚀倾向Eec－Eea=0.293－0.266=0.027V=27mV

即该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是27mV

第四章

1．表面积为20cm2的铁样品浸泡在PH=1的除氧酸溶液中，经过50h试验，测得了铁样品的损失质量为0.1g，已知在铁的表面上析氧反应符合Tafel公式η=-0.64-0.125lg|i|，η的单位为V，i的单位为A/cm2，试计算：

（1）

样品厚度的减少△h(mm);

（2）

铁电流的腐蚀电流密度icor(A/m2);

（3）

铁试样的腐蚀电位Ecor。

解：（1）

根据失重腐蚀V-

=

∴Vp=8.76=8.76×1/7.8=1.12

mm/y

∴有△h=Vp.t=1.12×50/(365×24)=0.0064mm

即样品的厚度加少量为0.0064mm

(2)根据可知有：

=

阴极反应

2H++2e=H2

当pH=1时其平衡电位

Eec=-0.0591pH=

-0.0591×1=

-0.059

(V)

在腐蚀电位下，阴极反应过电位：

hc

=

Ecor

–

Eec

=

-0.64

–

0.125

lg│icor│

(V)

所以Ecor

=

-0.64

–

0.125

lg│icor│

+

Eec

=

-0.64

–

0.125×（lg0.9606×10-4）–0.059

=

-0.707V

(vs

SHE)

=

-0.707V

–0.242

=

–

0.949

(vs

SCE)

2.海水中的含氧量为3.2mg/L,求一年中锌的消耗量？（氧的扩散层厚度为，扩散系数为D=1.9×10-5

cm2

/s,Zn的原子量为65.4）。

解：由题知有：

在海水中阴极反应为:O2+2H2O+4e=4OH-

在稳定条件时有：|ic|=Nf||=nFD

当减小到零时有|

ic

|=id=nFD

=4×26.8A.h/mol×1.9×10-5

cm2/s×

=

[4×26.8×1.9×10-5×3.2×10-3/(32×10-4)]×3600×10×10-3

=0.7332A/m2

∴icor=id=0.7332A/m2

查表得dZn=7.1g/cm3

Zn-2e=Zn2+

∴有腐蚀深度Vp=8.76

失重腐蚀速度:V-=

对如下两个电极系统：

(a)

Hg—0.1mol/L

HCl

(b)

Pt—1mol/L

H2SO4

分别进行阴极极化，测量数据列于表1。要求：

(1)

分别画出在汞电极上和铂电极上析氢反应的阴极极化过电位曲线。

(2)图上求Tafel斜率bc和交换电流密度i0。

(3)为了使电位偏离平衡电位

+10mV，需要通入多大的外加极化电流(取n

=

1)？

比较两个电极的极化性能。

表1

阴极极化实验数据

(25°C)

极化电流密度½ic½

极化电位E

(V,vs

SCE)

(A/m2)

Hg电极

Pt电极

5×103

-0.5370

2.5×103

-0.4991

-1.6164

-0.4511

5×102

-1.5780

-0.4040

-1.5085

-0.3362

-1.3815

-1.2665

解：（1）对于Hg电极有：阴极反应：2H++2e-=H2

有Y=0.796

∴Eec=

当|ic|=

A/㎡

即lg|ic|=3时有

同理有：当|ic|=A/㎡时，lg|ic|=2.7时有：

当|ic|=时，lg|ic|=2,当|ic|=10时，lg|ic|=1,当|ic|=1时，lg|ic|=0,对于Pt电极有:2H++2e=H2,当H2SO4

为1mol/L时Y=0.13

∴Eec=

当|ic|=5×103A/㎡

即lg|ic|=3时有:

当|ic|=5×103时，lg|ic|=3.4,当|ic|=103时，lg|ic|=3,当|ic|=时，lg|ic|=2.7,当|ic|=时，lg|ic|=2,极化曲线如下：

(2)

由图知直线斜率即为Tafel斜率bc，截距为氢过电位a。

①对于Hg-0.1mol/LHCl有：

斜率

∴Tafel斜率bc=-=0.117V

当|ic|取1时有=

-0.961V，即氢过电位a=

-0.961V

∴由塔菲尔公式：，得：

-0.961=

0.117lg

i0

则：lg

i0

=-7.265

即i0

=5.4×10-8

A/m2

②对于Pt-1mol/L

H2SO4

有：

斜率

∴Tafel斜率bc=0.112

V

当|ic|取1时有=

0.180V，即氢过电位a=

0.180V

∴由塔菲尔公式：，代入有：0.180=

-0.112lg

i0

得=40.46A/

m2

(3)

当极化值ΔE=10mv时，属于微极化范畴，由Fanardy方程式

：i=η/Rf

①对于Hg-0.1mol/LHCl有：

Rf=RT/（i0nF）=8.314×298/（96500×10-7.265）=4.755×105Ω

iHg=η/Rf

=0.01/4.755×105

=2.1×10-8

A/m2

②对于Pt-1mol/L

H2SO4

有：

Rf=RT/（i0nF）=8.314×298/（96500×101.607）=6.346×10-4Ω

iPt=η/Rf

=0.01/6.346×10-4=16

A/m2

4.铂电极在充氧的中性水溶液中进行阴极极化，电极表面发生氧离子化反应。利用氧离子化反应的动力学参数(bc

=

0.110V，i0

=

1.198×10-6

mA/cm2

=

1.198×10-5A/m2)，计算当½ic½=

7×10-2

mA

/

cm2时，阴极极化过电位h，其中浓度极化过电位h浓和活化极化过电位h活各占多大比例？

扩散层厚度取d

=

10-2cm，水中溶解氧浓度为3.2mg/L。

比较氢电极反应和氧电极反应的阴极极化特征。

解：

浓度极化时有：

极限扩散电流密度时代入数据，则有：

∴

活化极化时有：

∴阴极极化的过电位

∴有：

所以氧电极受浓度极化与活化极化共同控制，其中活化极化占大部分，而氢电极主要受活化极化控制。

5.一个活化极化控制腐蚀体系，阴极反应和阳极反应的交换电流密度为、；Tafel斜率为bc、ba；腐蚀电位满足条件Eea<

设加入阴极性缓蚀剂，使阴极反应受到抑制，阴极反应交换电流密度改变为。假定其他参数都不改变，此时腐蚀电位负移到E¢cor，腐蚀电流密度下降到i¢cor。

(1)

作加入缓蚀剂前后腐蚀体系的极化曲线图。

(2)

用图解法求腐蚀电流密度的变化r

=

i¢cor

/

icor和腐蚀电位的变化DE

=

E¢cor

–

Ecor。

解：极化曲线如右图；

由（1）的极化曲线利用图解法求解得：在△ABC中，1.2直线段位两平行线，则有：,分别为未加入缓蚀剂时阳极反应和加入缓蚀剂后阴极反应的斜率：

根据

由图可知有：

6.一个阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制的腐蚀体系，阴极反应的极限扩散电流密度为id，腐蚀电位为Ecor。

由于搅拌使阴极反应的极限扩散电流密度上升到i¢d，阳极反应参数不变；腐蚀电位正移到E¢cor。

(1)

作腐蚀体系的极化曲线图。

(2)

用图解法求腐蚀电位变化DE

=

E¢cor

–

Ecor。

解：（1）极化曲线如右图；

（2）由（1）极化曲线可知，在△ABC中

阳极反应的斜率

第五

章

思考题：

1.交换电流密度的概念及意义，与电极反应极化性能的关系；过电位和电极反应速度的关系。动力学方程的一般表达式；Tafel方程式的数学形式、图形表示以及适用条件；极限扩散电流密度的计算。

答：析氢腐蚀的阴极反应是氢离子的还原反应，发生电学腐蚀的条件是<发生析氢腐蚀的体系包括标准电位负值很大的活泼金属；大多数工程上使用的金属，如Fe在酸性溶液中，正电性的金属一般不会发生析氢腐蚀。但是当溶液之中含有络合剂使金属离子活度很低时正电性金属也可能发生析氢腐蚀。析氢腐蚀的阴极反应和阳极反应都要受活化极化控制，其电极反应的阻力表现为交换电流密度的大小，比较电极反应的阻力，则只需比较交换电流密度。因为氢离子还原反应受活化极化控制，因此析氢反应符合Tafel公式:=a-blg

其中影响析氢反应动力的有a值，即与

有关，与材料本身及状态，环境PH值等有关。所以综合其影响因素有：pH值，温度，及溶液中其他组分，金属本身杂质，阴极还原面积，表面状态等。

2.对受氧扩散控制的吸氧腐蚀体系，当id增加到一定程度，阴极反应将由浓度极化控制转变为浓度极化与活化极化共同影响。这种控制特征的变化与电极金属材料有什么关系？用极化图进行分析。

答：在《id时，D2的还原反应受活化极化控制，当增加到约id时，还原反应受活化极化与浓度极化共同控制。当id增大到阳极极化曲线的交点，越出了氧化扩散控制电位，则自然状态下阴极反应不再受浓度极化控制，如曲线3所示。与阳极极化曲线的交点在混合控制电位区间，必须考虑活化极化作用。在分析腐蚀速度的影响因素时，应包括氧化极限扩散电流密度id和还原反应交换电流密度两方面。

3.(1)

在pH

=

0的除氧硫酸铜溶液中()，铜能否发生析氢腐蚀生成Cu2+？如果能发生，腐蚀倾向是多少伏？

(2)

在pH

=

10的除氧氰化钾溶液中()，铜能否发生析氢腐蚀？如果能发生，腐蚀倾向是多少伏？

设腐蚀生成的[Cu(CN)2]-离子的活度等于10-4mol/L，已知电极反应

Cu

+

2CN-

=

[Cu(CN)2]-

+

e的标准电位E0

=

-0.446V。

解（1）由题意可知，铜的氧化反应为Cu=＋2e

查表知，铜电极反应的标准电位=0.337V

则铜的氧化反应的平衡电位为

Eea=＋ln/Cu

=0.337＋0.5×0.059×lg0.1

=0.3075V

又在PH=0的除氧硫酸铜溶液中有2＋2e

=

析氢反应的平衡电位Eec=＋ln/PH2

得Eec=－0.0591×PH=-0.0591×0=0V

由电位比较准则知Eea>

Eec，所以铜不可能发生析氢腐蚀生成。

（2）由题意可知，铜的氧化反应为

Cu＋2=＋e

该电极反应的标准电位=-0.446V

则铜氧化反应的平衡电位为

Eea=＋ln

/([

]×[

])

=-0.446＋0.0591lg/

=-0.647V

在PH=10的除氧硫酸铜溶液中有2＋2e

=

析氢反应的平衡电位Eec=－0.0591×PH=-0.0591×10=-0.591V

由电位比较准则知Eec>Eea，所以铜能发生析氢腐蚀。

其腐蚀倾向△E=Eec－Eea=-0.591-(-0.647)=0.056V=56mV

2.(1)

推导氢电极反应交换电流密度i0与溶液pH值的关系式。

(2)

在1mol/L盐酸溶液中，Fe表面上氢电极反应的i0

=

2.5×10-6A/cm2，在0.01mol/L

盐酸溶液中Fe表面上氢电极反应的i0

=

?(取Tafel斜率b

=

0.118V)。

(3)

当酸溶液的pH值改变一个单位，氢电极反应的Tafel公式中的a的绝对值½a½改变多少伏？

解：（1）由=nFexp(-Eec/)

两边同时去对数得ln=ln[nFexp(-Eec/)]

其中Eec=lg=-2.3PH

代入式中得

2.3

lg=2.3lg(nF)＋(2.3PH)/

即lg=

lg(nF)＋PH

=

lg(nF)－PH＋PH

令lg(nF)=k=常数，取=0.5

则有lg=k－PH＋0.5PH=

k－0.5PH

即氢电极反应交换电流密度与溶液PH值的关系式为

lg=k－0.5PH

（2）在1mol/L

HCl溶液中：

=1

mol/L

PH=-

lg[]=-lg1=0

又lg=k－0.5PH

lg(2.5×)=k－0

得k=-5.6

当为0.01mol/L

HCl溶液时

①不考虑活度，αH+

=0.01

mol/L

PH=-

lg[]=-lg0.01=2

lg=k－0.5PH

=-5.6-0.5×2=-6.6

==2.5×A/cm2

②考虑活度系数，在1mol/L

HCl溶液中活度系数为0.809

PH=-lg[]=-lg0.809=0.092

又lg=k－0.5PH

lg(2.5×)=k－05×0.092

即k=-5.556

在0.01mol/L

HCl溶液中，活度系数为0.904

PH=-lg[]=-lg(9.04×)=2.044

lg=k－0.5PH

=-0.556-0.5×2.044

=-6.578

=2.65×

A/cm2

即在0.01mol/L

HCl溶液中，不考虑活度系数==2.5×

A/cm2，考虑活度系数=2.65×

A/cm2。

（3）PH值改变一个单位时，=0.118△lg

又

△lg=（k－0.5pH)－(k－0.5

pH’)

=0.5(pH’－PH)=0.5

得

=0.118×0.5=0.059V=59mV

即当酸溶液PH值改变一个单位，氢电极反应Tafel的公式中的a的绝对值改变59mV。

3.钢制容器用作酸溶液的中间贮槽，与酸溶液接触的表面积为15m2，进入贮槽的酸溶液的工艺条件为：

pH

=

2.5，25°C，1atm，并含有4.5mg/L的溶解氧，流量0.1m3/min。

实验测出容器表面的腐蚀电位Ecor

=

-0.54V(vsSCE)。

(1)

求钢容器的腐蚀速度。

(2)

求流出的酸溶液中的氧含量。

扩散层厚度取d

=

5×10-3cm。

解：（1）析氢反应

阴极2＋2e

=

Eec=＋ln[]×[]/PH2

=0.0591lg[]=0.0591×lg=-0.148V

lg=-5.602－0.5PH=-5.602-0.5×2.5=-6.852

即==1.41×

A/cm2

=Ecor＋0.242-Eec=-0.54＋0.242－(-0.148)=-0.15V

由=-0.118lg/

=×=1.41×

=2.6×

A/cm2

吸氧反应＋＋4e=2O

=nFD/

=4×96500×1.9×(1.41×)/(5×)×

=2.07×

A/cm2

=＋

=2.07×＋2.6×

=2.1×

A/cm2

因Vp=8.76×/d

mm/y，=×

g/(㎡h)

所以Vp=

8.76/d××=

××2.1××

=2.43

mm/y

（2）氧消耗速度为：

(×S)/(Fn)×60×A=(2.07×15)/(96500×4)×60×32=

0.154

g/min

流入酸中的氧流量为0.45

g/min

所以剩余氧量为0.45－0.154=0.296

g/min=2.96

mg/min

即钢容器的腐蚀速度为Vp=2.43

mm/y，流出的酸溶液中的氧含量为0.296

g/min，即为2.96

mg/min。

第六章

1.铁和两种不锈钢在除氧的0.5mol/L

硫酸溶液中的钝化参数列于表1。(在不锈钢表面上析氢反应动力学参数采用铁的数据)

（1）这三种体系的阳极反应电流峰值ip分别为多少？

（2）如果要由通入氧气来使铁和不锈钢钝化，溶液中最少需要含有多少氧(mg/L)？

表1

三种腐蚀体系的钝化参数

材

料

溶

液

Ep

(V)

i致

(mA/cm2)

Fe

0.5mol/L

H2SO4

+0.46

200

Cr25不锈钢

0.5mol/L

H2SO4

-0.18

25.4

Cr25Ni3不锈钢

0.5mol/L

H2SO4

-0.11

2.0

（1）解：阴极反应：2H+

+

2e

H2

∴

查表可得：当硫酸溶液为0.5mol/L时，=0.154

∴Eec=0.0591lg0.5´2´0.154=

–0.048V

又blg,其中=

查表可得：a=-0.70V,b=0.125V

①.对于Fe：

∴==2.17´10-10

(A/c

m2)

故∴+=200´+2.17´≈200=0.2

A/c

m2

②.对于Cr25不锈钢：

∴==2.86´10-5

A/c

m2

故∴+=25.4´+2.86´≈

2.53

´

A/c

m2

③.对于Cr25Ni3锈钢:

∴==7.87´10-6

A/c

m2

故∴+=2´+7.87´≈2´

A/c

m2

(2)

使铁和不锈钢钝化时应满足：

∴

查表可得：

①.对于Fe：

=

因为氧含量不能达到0.273mol/L,不能使Fe钝化

②.对于Cr25不锈钢=

要使Cr25不锈钢钝化，溶液中的氧含量至少应为3.46´10-2

mol/L

③.对于Cr25Ni3不锈钢：

=

要使Cr25Ni3锈钢钝化，溶液中的氧含量至少应为2.73´10-3mol/L

2.如果钝化体系的真实阳极化曲线与真实阴极极化曲线相交产生三个点时，为什么会出现阴极极化电流现象？

答：在自然腐蚀状态，金属可能发生活性溶解腐蚀，也可能钝化。在阳极极化过程中由于发生析氧反应，使阴极电流密度，从而造成i+〈

0，表现为阴极电流，所以实测阳极极化曲线上将出现一段阴极极化电流区。

第七

章

1.金属表面的膜具有保护性的条件是什么？

（1）体积条件（P-B比），氧化物体积与消耗的金属体积之比大于1是氧化膜具有保护性的必要条件。

（2）膜有良好的化学稳定性，致密，缺陷少，蒸气压低。

（3）生成的膜有一定的强度和塑性，与基体结合牢固。否则，由于膜生长过程中体积膨胀产生的内应力向能造成膜的破裂和剥离。

（4）膜与基体金属的热膨胀系数差异少，在温度急剧变化时不致造成膜的破裂。

2.提高合金抗高温氧化性能的途径有哪些？

（1）按Hauffe原子价定律，加入适当合金元素，减少氧化膜中的缺陷浓度。

（2）生成具有良好保护作用的复合氧化物膜。

（3）通过选择性氧化形成保护性优良的氧化膜。

（4）增加氧化物膜与基体金属的结合力。在耐热钢和耐热合金中加入稀土元素能显著提高抗高温氧化性能。

3.已知PdO在850°C时的分解压力等于500mmHg，在该温度下Pd在空气中和1atm氧气中是否能氧化？

解：由题意得：2Pd＋O2=2PdO的分解压力==0.658atm

（1）在（850＋273.15）K时，1atm中的自由焓变化为：

△

G=RTln=(8.314×(850＋273.15)×ln)J/mol

=-3909.86

J/mol

=-3.91kJ/mol

因为=1atm>=0.658atm，所以△G=-3.91kJ/mol<0

根据自由焓准则可知金属Pd在1atmO2中能被氧化。

（2）P空气=0.21

atm

Pd在空气中时有：

△

G=

RTln=(8.314×1123.15×ln)

=10664.7

J/mol

=10.66kJ/mol

因为△G＞0，根据自由焓准则知Pd在空气中不能被氧化。

4.已知锌发生高温氧化时的P—B比等于1.55，锌的密度为7.1g/cm3。在400°C经过120小时氧化，测出增重腐蚀速度为0.063g/m2×hr。锌试样表面氧化膜的厚度等于多少？

解：由题意得：2Zn＋O2=2ZnO

P-B比=

=

（Mzno=81

A=56）

1.55=(81×7.1g/cm3)/(1×56×D)

（D=5.7g/cm3）

又有=

△/(st)=0.063

g/（m2·h)

根据=

可知=△/(st)=

(SD)/(St)=0.2559g/(㎡·h)

Zn发生氧化时减小的质量为:

△=SD

（—Zn减小的厚度）

所以：=△/(st)=

(SD)/(St)

=0.2559g/(m2·h)

h=t/d=(0.2559g/(㎡·h)×120)/(7.1×106g/cm3)

=4.3257×106m

而生成氧化膜即ZnO增加的质量为：

△=ShD－S

D

（h—生成氧化膜厚度）

=(ShD－SD)/(St)=

h=(t＋h)/D

=(0.063×120＋4.3257×106×7.1×)/(5.7×106)m

=6.714×106

m

即生成氧化膜的厚度为6.714×106

m。

第八章

1.氯离子活度对四种不锈钢的击穿点位Eb的影响分别为：

（1）Cr17

Eb=-0.084lgaCl-+0.020(V)

（2）Cr18Ni9

Eb=-0.115

lgaCl-

+0.247(V)

（3）Cr17M12M02.5

Eb=-0.068

lgaCl-

+0.49=0.48(v)

(V)

（4）Cr26M01

Eb=-0.198lgaCl-

+0.485(V)

排出在3%的NaCl溶液和2mol/LNaCl溶液中这4种不锈钢的耐腐蚀性能的顺序。

解：（1）

在2mol/L的NaCl溶液中有：

r=0.67

∴

a

Cl-=

C(Cl-)r=

∴

Cr17

Eb=-0.084lgaCl-+0.020=(v)

Cr18Ni9

Eb=-0.115

lgaCl-

+0.247=0.232(v)

Cr17M12M02.5

Eb=-0.068

lgaCl-

+0.49=0.48(v)

Cr26M01

Eb=-0.198lgaCl-

+0.485=0.4598(v)

因为击穿点位越正，材料的耐腐蚀性越好，故在2mol/L的NaCl溶液中4种不锈钢的耐腐蚀性能的顺序由强到弱分别是：

Cr17M12M02.5>

Cr26M01>Cr18Ni9

Cr17

（2）.在3%的的NaCl溶液中有:

设在100克水中溶有x克NaCl

即

解得，所以

查表知r=0.675

∴

Cr17

Eb=-0.084lg0.347+0.020=(v)

Cr18Ni9

Eb=-0.115

lg0.347

+0.247=0.300(v)

Cr17M12M02.5

Eb=-0.068

lg0.347+0.49=0.521(v)

Cr26M01

Eb=-0.198lg0.347

+0.485=0.576(v)

故在3%的NaCl溶液中4种不锈钢的耐腐蚀性能的顺序由强到弱分别是：

Cr26M01>

Cr17M12M02.5>

Cr18Ni9>

Cr17

2.金属在酸溶液中发生的缝隙腐蚀可以用氢离子浓差电差电池来说明，设将Fe试样浸泡于pH=0的酸溶液（25℃）中，缝内氢离子难以补充，使pH上升到3。

问：

（1）缝内Fe表面和缝外Fe表面哪个是阴极哪个是阳极？

（2）求缝外Fe表面阳极溶解电流密度和缝外Fe表面阳极溶解电流密度ia2的比值。

解：

(1)

缝内:Eec=-0.0591×3=-0.1773V

缝外:Eec=0V

所以Fe在酸溶液中发生析氢腐蚀，Eec随溶液pH值增高而负移，因此缝内Fe表面电位负移，为腐蚀电池的阳极，缝外Fe表面的电位正移，为腐蚀电池的阴极。

(2)

溶液电阻不计时，则缝内表面（阳极）与缝外表面（阴极）相互极化，达到共同的极化点位Eg，按Tafel方程式，可以写出缝内和缝外铁表面的阳极溶液溶解电流密度：

（Ⅰ）缝内：，根据可知有：

所以：

（Ⅱ）缝外：

其中,分别是缝内，缝外反应物的浓度，，分别是缝内，缝外OH-的活度。

3.不锈钢按组织分类可以分为哪几类，各举出他们的耐腐蚀性如何，并举例。

答：不锈钢按显微组织的不同可以分为四种类型：铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢，沉淀硬化不锈钢。

(1)

铁素体不锈钢：基本上是铁铬二元合金，其铬含量在12%—30%之间，在许多的环境中具有优良的抗腐蚀性，但碳在铁素体中的溶解度小，铬在铁素体中的扩散速度较大，从而熵温冷却时较易析出碳化铬，形成晶界贫铬区，使材料的抗腐蚀性降低。

如17%Cr，0.012%C的铁素体不锈钢在退火状态的组织为等轴铁素体晶粒，其中弥散分布有碳化物，碳化物的存在降低材料的抗腐蚀性，可通过在700—800摄氏度退货时由于铬比较快的有晶粒内部向晶界扩散从而消除贫铬区，使晶间腐蚀性倾向降低。同时铁素体不锈钢耐氯化物应力腐蚀也较好。

（2）马氏体不锈钢：马氏体不锈钢基本上是在含12%—17%铬的铁铬合金中，再加0.15%—1.0%的碳其抗腐蚀性不如铁素体，如2CrB,3CrB,4CrB等。由于碳含量的增加，其耐腐蚀性下降，一般在弱腐蚀性介质中使用。

（3）奥氏体不锈钢：基本上是铁镍铬三元合金，其铬含量约为16%—25%，镍含量约为7%—20%，其抗腐蚀性通常比铁素体不锈钢和马氏体不锈钢好，如Cr18Ni19不锈钢，在870—600摄氏度之间缓慢冷却会引起喊铬碳化物沿晶界沉淀从而产生晶间腐蚀，同时在其他条件下还会出现孔蚀，缝隙应力腐蚀等。可通过

一，提高铬和镍的含量；二，加入合金元素Mo,Cu,Si,Ti(或Nb)等；三，降低含碳量。

（4）沉淀硬化不锈钢。其成分与奥氏体不锈钢成分相近，所不同的是增加了铝，铌或钽，这类钢具有很高的强度，如17-4PHCooCr17M4Cu3,其耐腐蚀性与一般不锈钢相同。

4.1Cr18Ni9不锈钢和1Cr17不锈钢的晶间腐蚀原理有何不同，采取什么热处理方法可以消除晶间腐蚀的感性？

答：1Cr18Ni9不锈钢属奥氏体不锈钢一类（按组分分），其在弱氧化环境中发生地晶间腐蚀可用贫铬理论解释，即当不锈钢从固溶温度冷却下来时，碳属于过饱和，受到敏化处理时，碳和铬形成碳化铬【(C，Fe)23C6型】，在晶界析出，使得晶粒处于晶界处的电化学性质存在差异，从而造成晶间腐蚀。

1Cr17为铁素体不锈钢，由于碳在铁素体中的溶解度更小，但铬在铁素体中的扩散速度较大，使得别素体不锈钢从高温区快速冷却时较易析出碳化物，形成晶界贫铬区，造成晶间腐蚀。可采用的热处理方法为退火（700—800摄氏度）来消除晶间腐蚀敏感性。

第四篇：5.3 金属的防护和回收 教案

新教材实验区化学教案（第五章）

第五章

第三节

金属的防护和回收

【教学目标】

（一）知识与技能

1．复习和巩固工业上冶炼生铁和钢的原理和方法。2．掌握铁生锈的原因和防止铁生锈的办法。3．掌握废金属的回收利用。

（二）过程和方法

过程：

复习工业炼铁和钢的原理→探究铁生锈的原因→防止铁生锈的办法→废金属的回收利用 方法：

实验探究法、问题探究法

（三）情感态度与价值观

1.认识到金属生锈给国家带来的损失。

2.让学生知道学习化学的重要性，树立学生的爱国热情。【教学重点及难点】

重点：铁生锈的原因及防止铁生锈的办法。难点：铁生锈的原因。【教学过程】

[复习]：上节课我们学习了工业炼铁和炼钢的原理，请同学们回忆一下有关的知识。[回答]：学生回答

[习题评讲]教材第124页作业。[展示]：“炼铁和钢”的电影和原理

[过渡]：讲述钢铁的用途，然后发问：面临钢铁的最大问题是什么呢？ [回答]：学生齐生回答是钢铁的腐蚀。[展示]：钢铁生锈的图片

[引入]：本节课研究的主要内容就是铁生锈的原因和防治方法。首先，大家请拿出小组在一周前准备的“铁生锈”实验。

[实验]：分别把铁钉放入干燥空气的试管、装有水的试管、装有上层有煤油的水的试管、装有食盐水的试管中，一周后，观察发生生锈的情况。[展示]：展示铁生锈的图片

[交流]：学生结合自己的实验和图片，交流铁生锈的原因。

生甲：铁钉放在水中，浸没部分生锈不严重，在空气、水界处的铁钉生锈较严重。

生乙：比较铁钉放在水中和食盐水中的生锈情况，在空气、食盐水界处的铁钉生锈较严重。

生丙：铁钉在干燥的空气中没有生锈。

生丁：浸没在上层有煤油的水中的铁钉生锈也不严重。[展示]：同学回答的结果，使其能更好地为探究铁生锈的原因做好准备。

[讲述]：同学们回答得很好，观察非常仔细。那么根据上述现象，请同学们思考铁生锈与哪些因 新教材实验区化学教案（第五章）

素有关？

[交流]：学生交流并回答。

生甲：铁钉生锈与水有关，因为放在潮湿空气中的铁易生锈，但放在干燥空气中的铁不易生锈。

生乙：铁钉生锈与氧气有关，有一半浸没在水中和食盐水中的铁钉，生锈严重的都是空气、水的界处。

生丙：在干燥的空气中也有氧气，但它不易生锈。所以，我认为铁生锈应该与水、氧气同时存在有关。

生戊：通过比较水中和食盐水中铁钉的生锈情况，我认为铁钉生锈还与水的性质有关，如果在水中加入食盐，则可能会加速铁的生锈速度。[展示]：同学们回答的都很正确。展示铁生锈的原因。[问题]：1.铁锈的颜色是？其主要成分是？它是纯净物吗？

2.氧化铁能像铝壶表面的氧化铝膜一样阻止铁继续生锈吗？ [回答]：学生交流并回答。

[问题]：前面在讲述灭火的原理就是要阻止可燃物满足燃烧的三个条件。那么，如果要防止铁生锈，则原理是什么呢？

[回答]：学生回答是要阻止铁同时与氧气、水接触。

[讲述]：那么，同学们想想日常生活中，我们是如何来防止铁生锈的呢？ [回答]：学生交流后回答。

生甲：在铁表面镀上一层搪瓷，目的是为了不与氧气或水接触。

生乙：在油轮的表面经常要涂油漆，目的是为了阻止铁和水接触，防止生锈。

生丙：家用的菜刀，用完后通常要擦干或在刀表面涂一层油，目的是为了防止刀与水和氧气接触。

[展示]：防止金属生锈的办法。（视频）[讲述]：一旦发现金属生锈了，该如何处理呢？

A方案：把铁锈留在铁的表面利用铁锈作为保护膜； B方案：尽快去掉铁锈，涂上其他保护膜。哪种方案是科学的呢？ [讨论]学生讨论并回答 [设问]如何去掉表面铁锈呢？

[讲述]在学生回答的基础上讲述：铁锈和酸的反应。

[讲述]万一铁制品的锈蚀程度太深，已经不能使用，也不能乱扔。要对废金属进行回收利用，原因是废金属会对人类的环境造成极大的污染。[展示]：废金属的回收利用。[指导阅读]书本第128页内容。[习题]：

1、某同学想弄清楚生锈是否必须同时有空气和水，他将干净的铁钉放入A、B、C三支试管中，进行研究。

新教材实验区化学教案（第五章）

1、如果提供：水、植物油、酒精灯、无锈铁钉等物品，如何设计一个实验来验证铁生锈的原因呢？在上图的每支试管中画出并标明所需的物质和用品。一周后，编号为____的试管中铁钉最易生锈。

2、比较吐鲁番盆地和海南岛两地，铁生锈相对较慢的地区是__________，理由是：________________________。

3、书本第129页习题。

第五篇：计算机病毒及防护教案

计算机病毒及防治教案

一、科目：计算机基础

二、课题名称：计算机病毒及防护

三、对象：高中

四、课型：新授课

五、课时：1课时

六、教学对象分析：

提到病毒，可能大家都听说过各种各样的病毒。对生物病毒的危害性大家都有所了解，也有些恐慌。而对计算机病毒不同的学生也有不同的了解，可能有些学生也遇到过计算机被病毒侵害了的情况。大家有电脑，那么大家都不希望自已的电脑被病毒袭击。也就会去主动了解怎样使自己的电脑不会中毒。

七、教学目标：

（一）、知识与技能：

1、使学生了解什么是计算机病毒。

2、掌握计算机病毒的基本特征。

3、了解常见病毒的症状，并能在因特网上找到解决办法。

4、掌握计算机病毒的基本防治方法。

（二）、过程与方法：

1、通过教学网站培养学生的自主学习能力；通过小组交流讨论，培养学生的合作交流能力。

2、掌握计算机病毒有效的防治方法，并应用到日常信息活动中去。

（三）、情感态度和价值：

1、提高学生防治电脑病毒的意识。

2、增强学生的信息安全意识和道德水平。

八、教学重点：

1、计算机病毒的基本识别方法。

2、树立对计算机病毒的防范意识。

3、计算机病毒的防治方法。

九、教学难点：

1、撑握检测与消除计算机病毒的操作技能。

十、教学方法：启发式教学法、讲授法、任务驱动法

十一、教学用具：粉笔、黑板、PPT

十二、教学过程：

（一）、导入新课：（5分钟）

播放一段SARS、禽流感的专题片小片段。

当SARS、禽流感在人间肆虐横行的时候，人们才意识到健康的重要。这些是危害人类健康的生物病毒。

提问：为什么这些生物病毒会引起人们那么大的恐慌呢？

这些病毒会导致人们生病，不容易医治，并且传播速度很快，影响范围很大。

提问：刚才同学们能够列举出常见生物病毒的一些症状。那么你们听说过计算机病毒吗？你们所了解的计算机病毒是怎样的呢？

有时候会听到有人说：“我的电脑中毒了，我的东西不见了，怎样办？”一脸茫然、无赖、害怕的样子。

（二）、讲授新课：

1、计算机病毒的定义：

计算机病毒是一种人为制造的、隐藏在计算机系统的数据资源中的、能够自我复制并进行传播的程序。

计算机病毒是一种特殊的程序。由病毒程序引起的问题，属于软件故障，而不是硬件故障，诸如系统不能正常引导、程序不能正确执行、文件莫明其妙地丢失、打印机不能打印、磁盘不能使用等现象。

2、计算机病毒的特征： 提问：（1）、计算机感染病毒后会对计算机怎么样？

——破坏性（主要表现在：占用系统资源，同时轻则出现异常显示或声响，破坏操作环境，重则破坏一部分乃至全部系统资源，如破坏文件，使数据丢失，甚至使整个磁盘“丢失”等）

提问：（2）、病毒程序在计算机内怎样藏身呢？

——寄生性（计算机病毒寄生在其他程序之中，当执行这个程序时，病毒就起破坏作用，而在未启动这个程序之前，它是不易被人发觉的。）提问：（3）、如果一个有病毒的U盘插到计算机上使用，计算机会感染病毒吗？

——传染性（主要表现在：运行过程中能够进行自我复制，寻找适宜的介质或文件作为新的寄生对象，并且将病毒程序寄生到该介质或文件中去）提问：（4）、计算机感染病毒后立即发作吗？

——潜伏性（主要表现在：可长时间进行传播而不被人发现）

——隐蔽性（有的可以通过病毒软件检查出来，有的根本就查不出来，有的时隐时现、变化无常，这类病毒处理起来通常很困难。）提问：（5）、CHI病毒在什么时间发作？

——激发性（在特定的条件下被激活起来，去攻击计算机系统，激发计算机的可以是特定的日期、时间、特定的字符或是特定的文件等）

计算机病毒不可能无原无故就跑到你电脑上了。那么同学们想想计算机病毒是怎样传播的呢？

3、计算机病毒传播的途径：

（1）移动的存储设备： 如U盘、软盘、光盘、移动硬盘等。

（2）通过网络：这种传染扩散极快, 能在很短时间内传遍网络上的机器。

提问：你们平常听到的电脑中毒后会有哪些反应呢？

4、计算机感染病毒后的常见的症状：

（1）、屏幕显示异常画面或字符串，它们并不是由正常程序产生的；或者出现屏幕显示混乱等现象。

（2）、扬声器发出异常声响或演奏乐曲，它们并不是由正常程序安排的。（3）、程序的运行时间显著加长。（4）、文件发生不应有的变化，如文件长度突然增加，日期、时间被改变等，或者文件莫名其妙地丢失或被破坏。

（5）、本来可以工作的通用软件突然不能工作或不能正常工作。（6）、系统突然自行重新引导。

（7）、在没有安排向磁盘读写数据的情况下，磁盘的指示灯闪亮。（8）、打印机或其他外部设备突然工作不正常。

（9）、当用软盘引导系统时，结果却转成实际上由C盘启动，而软盘已经插好在A驱动器上。

（10）、磁盘坏区突然增多，卷标自行变化。（11）、内存空间不应有的减少。（12）、系统无故死锁。

（13）、硬盘（C盘）不能启动系统。

提问：同学们，你们刚才知道了计算机病毒的传播途径，那么哪些方式可以预防病毒呢？

5、防治病毒的方法：

（1）、不要使用来历不明的移动存储设备，如U盘、软盘、光盘等。（2）、不要从因特网上随意下载来历不明的程序和数据资料。（3）、接收到来历不明的电子邮件不要轻易打开。（4）、使用杀毒软件。（5）、使用防火墙。

（6）、及时对重要文件做备份。（7）、定期检查系统。

6、常见病毒：

有CHI病毒、网游和网银盗号木马、SCO炸弹、变种R病毒等。

7、常见杀毒软件：

有瑞星杀毒软件、金山毒霸、360杀毒等。

8、归纳学习目标

十三、作业处理：

1、最近流行哪些病毒？其症状如何，我们应如何预防和清除？

十四、板书设计：

1、计算机病毒的定义

2、计算机病毒的特征：破坏性、寄生性、传染性、潜伏性、隐蔽性、激发 性。

3、计算机病毒的传播途径

4、计算机感染病毒后的症状

5、计算机病毒的防治方法

6、常见的计算机病毒

7、常见杀毒软件

十五、教学反思：