第3章_電化學(xué)腐蝕動力學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第第3章章_電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕(fsh)動力學(xué)動力學(xué)第一頁，共25頁。第1頁/共24頁第二頁，共25頁。(2)陰極過程 在陰極區(qū)吸收電子發(fā)生還原反應(yīng)的過程，主要有： 析氫反應(yīng) 吸氧反應(yīng) 高價(o ji)離子還原 氧化性酸還原 有機物的還原222HeHOHeOHO44222OHeHO2224423FeeFeOHNOeHNO22322OHRHeHRO2244第2頁/共24頁第三頁，共25頁。第3頁/共24頁第四頁，共25頁。第4頁/共24頁第五頁，共25頁。 當(dāng)電極上有凈電流通過時，電極電位顯著地偏離了未通凈電流的起始電位值，這種現(xiàn)象(xinxing)叫極化。舉例(j l)ArKVCuZ

2、n參比電極高阻電壓表 3%NaCl極化作用使電池兩電極之間電位差減小、電流密度降低，從而減緩了腐蝕速率。極化是決定腐蝕速率的主要因素第5頁/共24頁第六頁，共25頁。*陽極極化和陰極極化的極化程度(chngd)和方向都不相同。*混合電位（腐蝕電位）(思考題？)外電流為陽極(yngj)極化電流時，其電極電位向正的方向移動，稱為陽極(yngj)極化外電流為陰極極化電流時，其電極電位向負(fù)的方向移動，稱為陰極極化陰極極化陽極極化kakakaak通路前 通路后 tk 陰極(ynj)開路電位，伏a 陽極開路電位，伏第6頁/共24頁第七頁，共25頁。過電位為了表示電位偏離平衡電位的程度，把某一極化電流密度下

3、，極化電位與平衡電位之差的絕對值稱為該電極(dinj)反應(yīng)的過電位，。陽極極化時， ae陰極極化時， ke 過電位總為正值，與極化電流的大小密切相關(guān)第7頁/共24頁第八頁，共25頁。+-DD- -二 、 極 化 現(xiàn) 象 的 原 因(yunyn)陽極極化原因(yunyn)1 電化學(xué)極化或活化極化2 濃差極化3 電阻極化(鈍化)第8頁/共24頁第九頁，共25頁。第9頁/共24頁第十頁，共25頁。陽極濃差極化（擴散步驟） 陽極溶解產(chǎn)生的金屬離子，首先進(jìn)入(jnr)陽極表面附近的液層中，使之與溶液深處產(chǎn)生濃度差。由于陽極表面金屬離子擴散速度制約，陽極附近金屬離子濃度逐漸升高，相當(dāng)于電極插入高濃度金屬離

4、子的溶液中，導(dǎo)致電勢變正，產(chǎn)生陽極極化。第10頁/共24頁第十一頁，共25頁。陽極電阻極化 當(dāng)金屬表面有氧化膜，或在腐蝕過程中形成膜時，膜的電阻率遠(yuǎn)高于基體(j t)金屬，則陽極電流通過此膜時，使電勢顯著變正，由此引起極化。*通常只在陽極極化中發(fā)生第11頁/共24頁第十二頁，共25頁。2 陰極(ynj)濃差極化*為什么陰極濃差極化(j hu)比陽極濃差極化(j hu)更加顯著?（問題）第12頁/共24頁第十三頁，共25頁。二、極化現(xiàn)象的本質(zhì)電子遷移的速度大于電極反應(yīng)及相關(guān)步驟完成的速度在陽極上，電子迅速轉(zhuǎn)移，致使金屬離子過剩從而在陽極上積累，導(dǎo)致陽極電位正移。在陰極上，電子迅速流入，來不及與溶

5、液(rngy)中的氧化劑反應(yīng)而消耗，致使陰極上電子過剩，導(dǎo)致其電極電位負(fù)移。*極化減小了腐蝕電流，對減緩電化學(xué)腐蝕有益。而對于原電池則希望盡可能減小極化。第13頁/共24頁第十四頁，共25頁。極化曲線極化曲線是表示電極電位與電流之間的關(guān)系，可分為陽極極化曲線和陰極極化曲線極化曲線的測定方法分為暫態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法暫態(tài)法極化曲線的形狀與時間和測試頻率有關(guān)。穩(wěn)態(tài)法是指測量時每一個給定的電位對應(yīng)的響應(yīng)信號（電流）完全達(dá)到(d do)穩(wěn)定不變的狀態(tài)?？刂品绞椒譃楹汶娏鞣ê秃汶娢环ǎ?最為常用的方法是恒電位法）第14頁/共24頁第十五頁，共25頁。3.3 腐蝕極化圖及其應(yīng)用(yngyng)（Evans圖）腐蝕

6、極化圖是一種電流-電位圖，在腐蝕極化圖中，忽略電壓隨電流變化的細(xì)節(jié)，將極化曲線畫成直線，稱為伊文斯（Evans）圖E0c和E0a分別表示陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)的起始電位(din wi)S點為混合電位(din wi)，即自腐蝕電位(din wi)Ecor腐蝕電位(din wi)對應(yīng)的電流密度為腐蝕電流密度Icor第15頁/共24頁第十六頁，共25頁。腐蝕極化圖的應(yīng)用腐蝕極化圖是研究電化學(xué)腐蝕的重要(zhngyo)工具。例1，在陽極極化率較小，陰極反應(yīng)相同的情況下，金屬平衡(pnghng)電位越負(fù)，腐蝕電流越大。第16頁/共24頁第十七頁，共25頁。腐蝕極化(j hu)圖的應(yīng)用例2，極化(j hu)阻

7、力越小，腐蝕電流越大第17頁/共24頁第十八頁，共25頁。*阻力大的步驟(bzhu)最慢反應(yīng)速度控制步驟(bzhu)（a）陰極控制 (b)陽極控制 (c)混合(hnh)控制 (d) 歐姆控制電極的極化率由極化曲線的斜率決定(judng)，斜率越大極化越大，腐蝕速度越慢。腐蝕控制因素第18頁/共24頁第十九頁，共25頁。第19頁/共24頁第二十頁，共25頁。例例題題接接通通時時的的電電位位分分別別為為+0.05V和和0.83V。當(dāng)當(dāng)用用導(dǎo)導(dǎo)線線通通過過電電流流表表把把銅銅片片和和鋅鋅片片接接通，通，原原電電池池開開始始工工作，作，電電流流表表指指示示的的穩(wěn)穩(wěn)定定電電流流為為0.15mA。已已知知

8、電電路路的的歐歐姆姆電電阻阻為為200。（1)原原電電池池工工作作后后陽陽極極和和陰陰極極的的電電位位差差Ec Ea = ？(2)陽陽極極極極化化值值Ea與與陰陰極極極極化化值值Ec的的絕絕對對值值之之和和Ea + Ec 等等于于多多少少?(3)如如果果陽陽極極和和陰陰極極都都不不極極化，化，電電流流表表指指示示應(yīng)應(yīng)為為多多少？少？(4)如如果果使使用用(shyng)零零電電阻阻電電流流表，表，且且溶溶液液電電阻阻可可以以忽忽略略不不計，計，那那么么電電流流達(dá)達(dá)到到穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)后，后，陽陽極極與與陰陰極極的的電電位位差差Ec Ea、陽陽極極極極化化值值與與陰陰極極極極化化值值的的絕絕對對值值之之和和Ea + Ec 等等于于多多少？少？電電流流表表的的指指示示又又為為多多少？少？第20頁/共24頁第二十一頁，共25頁。Evans極極化化陽極極化曲線陽極極化曲線陰極極化曲線陰極極化曲線歐姆電阻產(chǎn)生的歐姆電阻產(chǎn)生的電壓降電壓降IcorREaEcIcor(Icor)max第21頁/共24頁第二十二頁，共25頁。nsh)為：為：nE 0a = -0.4V，E0c = 0.8V，Ecor = -0.2V。當(dāng)當(dāng)R = 0時，時，Icor = 10mA，該該腐腐蝕蝕電電池池屬屬于于什什么么控控制制類類型？型