金屬腐蝕理論及腐蝕控制答案

1、金屬腐蝕理論及腐蝕控制(跟著劍哥走，有肉吃。)習題解答第一章1.根據表1中所列數據分別計算碳鋼和鋁兩種材料在試驗介質中的失重腐蝕速度V-和年腐蝕深度Vp,并進行比較，說明兩種腐蝕速度表示方法的差別。表1碳鋼和鋁在硝酸中的腐蝕試驗數據試驗介質30% HNO3, 25 C試樣材料碳鋼鋁矩形薄板試樣尺寸(mm)20 40 330 40 5腐蝕前重W0(g)18.715316.1820浸泡時間t (hr)4545腐蝕后重W1(g)18.673916.1347解：由題意得：(1)對碳鋼在30%HNO3( 25C)中有:V - /st=(18.7153-18.6739)/45 2(20 M0 + 20M

2、+ 40M0) 0.000001=0.4694g/ m?i又有 d=m/v=18.7154/20 400.003=7.798g/cm2?iVp=8.76V /d=8.76 乂 0.4694/7.798=0.53mm/y對鋁在30%HNO3(25 C)中有：V 幺W鋁/st文檔=(16.1820-16.1347)/2 (30X40 + 30X5 + 40X5) M5 M0-6 =0.3391g/m2?id=m 鋁/v=16.1820/30 4位X5M.001=2.697g/cm3說明：碳鋼的v比鋁大，而Vp比鋁小，因為鋁的密度比碳鋼小(2)對不銹鋼在20%HNO3( 25C)有： 2表面積 S=

3、2E0.4=2.827 cm3d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3Vp=8.76V /d=8.76 x 0.08715/7.901=0.097mm/y2對鋁有：表面積 S=2 71X0.02 +2 兀刈.02 0.005=0.00314 m2V幺W /st=(16.964616.9151)/0.00314 20=0.7882 g/ m21i2試樣體積為：V=兀X2 0.5=6.28 cm3d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3Vp=8.76V /d=8.76 乂 0.7882/2.701=2.56mm/y試樣在98% HNO3(85C)時有：對不

4、銹鋼：V-zW /st=(22.3367-22.2906)/0.00179 2=12.8771 g/ m2?!Vp=8.76V /d=8.76 x 12.8771/7.901 = 14.28mm/y 對鋁： V 幺 W /st=(16.964616.9250)/0.00314 40=0.3153g/ m2?iVp=8.76V /d=8.76 x 0.3153/2.701=1.02mm/y文檔說明：硝酸濃度溫度對不銹鋼和鋁的腐蝕速度具有相反的影響.鎂在0.5mol/L NaCl溶液中浸泡100小時，共放出氫氣 330cm3。試驗溫度25 C,壓力760mmHg；試樣尺寸為20 20 0.5 (m

5、m)的薄板。計算鎂試樣的失重腐蝕速度Vp。(在25 C時水的飽和蒸汽壓為 23.8mmHg )解：由題意得：該試樣的表面積為：S=2%20 玄0+ 200.5+20 0.5) 10 6=8400 6 m2壓力 P=760mmHg-23.8 mmHg =736.2 mmHg=98151.9Pa根據PV=nRT則有放出的氫氣的物質的量為：n=PV/RT=98151.9330M0 6/8.315 (25+273.15)=0.01307mol r ri2又根據 Mg + 2H Mg + HMg 腐蝕的量為 n(Mg)=0.01307mol所以： V =nMMg)/St=0.01307 24.3050/

6、840 10 6 X100=3.7817 g/ M?i查表得：dMg=1.74 g/cm3有： Vp=8.76V /d=8.76 x 3.7817/1.74=19.04mm/y.表面積4cm2的鐵試樣，浸泡在 5%鹽酸溶液中，測出腐蝕電流為 Icor = 0.55mA。計算鐵 試樣的腐蝕速度V-和Vp。解：由題意得：根據V #/nF=icor可知V = (A/nF) I cor/s=55.845 0.55 0.001/2 26.8 40.0001 = 1.4326g/ m2?i查表得 d(Fe)=7.8g/ cm3Vp=8.76V /d=8.76 乂 1.4326/7.8=1.61mm/y文檔

7、即鐵試樣的腐蝕速度 V- =1.4326 g*h Vp=1.61mm/y第二章1.將銅片和鋅片插在 3%NaCl溶液中，測得銅片和鋅片未接通時的電位分別為+0.05V和O83V。當用導線通過電流表把銅片和鋅片接通，原電池開始工作，電流表指示的穩(wěn)定電流為0.15mA。已知電路的歐姆電阻為 200 。(1)原電池工作后陽極和陰極的電位差Ec -Ea = ?(2)陽極極化值 Ea與陰極極化值 Ec的絕對值之和Ea + Ec等于多少？(3)如果陽極和陰極都不極化，電流表指示應為多少？(4)如果使用零電阻電流表， 且溶液電阻可以忽略不計， 那么電流達到穩(wěn)態(tài)后， 陽極與 陰極的電位差Ec - Ea、陽極極

8、化值與陰極極化值的絕對值之和Ea + Ec等于多少？電流表的指不又為多少？解：由題意得：(1):根據 Ec-Ea=IR 貝U有：Ec-Ea=IR=0.51mAPa,所以該電池屬于陽極極化控制。當歐姆電阻R=90Q時有： Icor =(Eoc-Eoa)/(Pc+Pa+R)=(0.8+0.4)/(120+90)=5.71mA因為R與Pc接近，所以該腐蝕電池為歐姆電阻和陽極極化共同控制。第三章.在下列情況下，氧電極反應的平衡電位如何變化：(1)溫度升高 10 C (取 Po2 =1atm, pH = 7)。(2)氧壓力增大到原來的 10倍(溫度25 C)。溶液pH值下降1單位(溫度25 C)。解：在

9、中性溶液中，陰極的反應為：O2+2H2O+4e =4OH-其平衡位則為 Ee=E0(oh-/o2)+RT In (Poz/aOu -) nF(1)當溫度升高10c后有：文檔Ee = E0(OH-/O2)+ R(T 10) Xln (P02/ a* -) nF=E+RT In (Po2/aOH)+ 10R In Po2/a*- nFnF則平衡電位變化量 4EeU Ee- Ee=10R ln(Po2/aOH-) nF= 10Rn P02- 10R in aOH-nFnF又因 In aOH =2.3lgaOH ,則有 lg a n =pH-14 OH所以：Ee1=10X8.314/(4 96500)

10、 xIn Po2-10 8.314/(4 96500) 4X2.3 )(7-14)=0+0.01387=0.0139V0即：溫度升高10c后平衡電位正移0.0139V。(2)當氧壓力增加到原來的10倍時Ee =E+RT ln(10Po2/a)=E+ RTln10+且In (Po2/ aOH-)2nFnFnF E2= Ee，Ee =RT ln10nF=(8.314 298.15)/(4 96500) 2.3=0.0148V0即氧壓力增大到原來的10倍時有氧電極平衡電位正移0.0148V(3)當溶液pH值下降1時有Ee =E+ RT In (Po2/aOH -)=E + RTln Po2-4RT

11、In aH - 3 nFnFnFRT4RT 1，RT4RT 1 E3= Ee Ee=EHln Po2-In a0H (E+ ln Po2 -InnFnFnFnFaOH )4RT4RT=-4RT 2.3( PH 14)+ 靠 2.3(pH 14)=RT 2.3= 8.315 298.15 2.3 =0.0591V0F96500即pH值下降1個單位，氧電壓反應平衡電位正移0.0591V。文檔2.將鐵置于飽和空氣的堿溶液 (pH = 10)中，按陽極反應為Fe + Fe2+ + 2eFe + 2OH - = Fe(OH) 2 + 2e 計算腐蝕傾向，二者是否相同？為什么？解：在pH=10的堿溶液中，

12、去極化還原反應為：O2+2H2O+4e =4OHRTEe=E0(oh-/o2)+ In (Po2/aOH -) nF TOC o 1-5 h z _0 0591 16=0.401 +005911g(0.21/10)=0.627V，一、-2 當陽極反應為Fe=Fe+2e2有 Fe +2OH =Fe(OH)2j15查得 KSP Fe(OH)2=1.87 07mol/L TOC o 1-5 h z 221587mol/La(Fe)=Ksp Fe(OH)/aOH =1.87X0/10=1.87X02由：Fe=Fe+2e一 ，2又有 Eea= -0.440+ 0.02955lg a(Fe)一 一 一 一

13、 一7=-0.440+ 0.02955lg1.8 1(X=-0.639V(2)當陽極反應為Fe+ 2oh=Fe(OH)2 + 2e?八4查表有 Ee =-0.875VOH= 10 mol/LFe/(OH)24Ee=E0 + In (1/aOH )nF4=-0.875+ (8.315 298.15)/(2 96500)次X2.3lg10=-0.639V綜上則有兩種計算所得結果相同，即二者的腐蝕傾向一樣文檔 3.將兩根銅棒分別浸于 0.01mol/L CuSO4溶液和0.5mol/L CuSO4溶液，組成一個金屬離子濃 差電池。(1)哪一根銅棒是陽極，哪一根銅棒是陰極？(2)寫出陽極反應和陰極反應

14、，計算其平衡電位。該金屬離子濃差電池的腐蝕傾向是多少伏？2解：(1)銅棒在0.01 mol/LCuSO4溶凝中時有：Cu=Cu +2et 1 一2查表得：丫 (Cu )=0.41又根據 Ee=E+ RT In a(Cu 2)Cu/cu2nF0 059_=0.337+00591g(0.01 041)=0.266V2當銅棒在0.5mol/LCuSO4溶凝中時有：丫 (cu)=0.0668Ee = E+RIlna(Cu 2),Cu /cu 2nF=0.337+ 售 lg(0.5 00668) =0.293V因為Ee。Ee 即銅在0.01 mol/LCuSO4溶液中的電位比在Cu / Cu 2Cu /

15、 Cu 20.5mol/LCuSO4溶液中電位低。故有銅在 0.01 mol/LCuSO4溶液中作陽極，而在0.5mol/LCuSO4溶液中的銅棒作陰極。2 (2)陽極反應：Cu=Cu+2e其平衡電位Eea=0.266V2,陰極反應Cu+2e =Cu ,其平衡電位Ee =0.293V(3) Eec= Ee - o =0.293VCu /cu2 而 Eea=Ee = 0.266VCu/cu2有腐蝕傾向 Eec- Eea=0.293 0.266=0.027V=27mV即該金屬離子濃差電池的腐蝕傾向是27mV文檔第四章1,表面積為20cm2的鐵樣品浸泡在 PH=1的除氧酸溶液中，經過 50h試驗，測

16、得了鐵樣品 的損失質量為0.1g,已知在鐵的表面上析氧反應符合Tafel公式刀=-0.64-0.125lg|i| ,刀的單位為V, i的單位為A/cm 2，試計算：(1) 樣品厚度的減少 h(mm);(2)鐵電流的腐蝕電流密度icor(A/m2);(3)鐵試樣的腐蝕電位Ecor。w 0.1. . 2 .解：(1) 根據失重腐蝕 V-= 4 1g/m .hst 20 10 4 50Vp=8.76 =8.76 1/7.8=1.12 mm/y dfch=Vp.t=1.12 50/(365 24)=0.0064mm即樣品的厚度加少量為 0.0064mmA(2)根據V幾可知有：nFnFVA2 26.8

17、1nFVA2 26.8 155.80.9606 A/m2陰極反應2H+2e=H2當pH=1時其平衡電位Eec=-0.0591pH= -0.0591 X 1= -0.059 (V)在腐蝕電位下，陰極反應過電位：c = Ecor Eec = -0.64 0.125 lg icor (V)所以 Ecor = -0.64 0.125 lg icor + Eec=-0.64 - 0.125X ( lg0.9606X 10-4) -0.059 =-0.707V (vs SHE)=-0.707V 七.242 = - 0.949 (vs SCE)2.海水中的含氧量為 3.2mg/L,求一年中鋅的消耗量？(氧的

18、擴散層厚度為102cm，擴散系數為D=1.9X10-5 cm2 /s,Zn的原子量為65.4)。解：由題知有：在海水中陰極反應為：O2+2H2O+4e=4OH -文檔,a 一 一，dNcb cs在穩(wěn)定條件時有：|ic|=Nf| dN |=nFD c一-b當cs減小到零時有| ic |=id=nFD .523.2mg / L 2=4 X26.8A.h/mol 1 刈 10 5 cm2/s 義/10 cm32 g / mol=4 26.8 1.9 10-5 X3.2 10-3/(32 10-4) 3600 M0M0-3 =0.7332A/m 21. icor=id=0.7332A/m 2查表得 d

19、Zn=7.1g/cm3Zn-2e=Zn 2+8.76 A .T 市 18.76 A .T 市 1c0r有腐蝕深度Vp=8.76 有腐蝕深度dzn8.76 65.4 0.7332 /(7.1 2 26.8) 1.104mm/ aA2失重腐蝕速度:V-= icor 65.4 0.7332/2 26.8 0.8956g/m2.h nF3對如下兩個電極系統(tǒng)：Hg 0.1mol/L HClPt1mol/L H2SO4分別進行陰極極化，測量數據列于表1。要求：(1)分別畫出在汞電極上和鉗電極上析氫反應的陰極極化過電位曲線。(2)圖上求Tafel斜率bc和交換電流密度i0。(3)為了使電位偏離平衡電位+10

20、mV ,需要通入多大的外加極化電流(取n = 1) ?比較兩個電極的極化性能。表1陰極極化實驗數據(25 C)極化電流密度ic(A/m 2)極化電位E (V, vs SCE)Hg電極Pt電極5X 103-0.53702.5 X103-0.4991文檔103-1.6164-0.45115X 102-1.5780-0.4040102-1.5085-0.336210-1.38151-1.2665解：(1)對于Hg電極有：陰極反應：2H+2e-=H2有Y=0.796RT2.Eec=RTln(2H )0.0591lg(0.1 0.796)0,065(V)nF當 |ic|= 103 A/ m2即 lg|i

21、c|=3 時有y E Eec 1.6164(VsSce) 0.065 ( 1.6164同理有：當 |ic|=5 10y E Eec 1.6164(VsSce) 0.065 ( 1.6164同理有：當 |ic|=5 102A/itf時，lg|ic|=2.7 時有：y 1.5780 0.242 0.0641.272(V)當 |ic|=102 時，lg|ic|=2, y當 |ic|=10 時，lg|ic|=1, y當 |ic|=1 時，lg|ic|=0, y1.5085 0.242 0.0651.3815 0.242 0.0651.2665 0.242 0.0650.242) 0.0651.311(

22、V)1.202(V)1.080(V)0.961(V)對于 Pt 電極有：2H+2e=H2,當 H2so4 為 1mol/L 時 Y=0.13RT2Eec= ln(2H )2 0.0591lg(2 0.13)0.035(V)nF當 |ic|=5 103A/ m2即 lg|ic|=3 時有：y E Eec 0.5370(VsSce) 0.035 ( 0.5370 0.242) 0.0350.26(V)當|ic|=5 1.時，lg|ic|=3.4, y 0.4991 0.242 0.0350.222(V)當 |ic|=103 時，lg|ic|=3, y0.4511 0.242 0.0350.171(

23、V)當 |ic|=5 102 時，lg|ic|=2.7, y 0.3362 0.242 0.0350.059(V)當 |ic|=102 時，lg|ic|=2, y0.3362 0.242 0.0350.059(V)極化曲線如下：文檔V/位 電 過 氫0.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4Hg電極 一口一 V/位 電 過 氫0.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4Hg電極 一口一 Pt電 極01234.2、lgic / (A/ m )(2)由圖知直線斜率即為Tafel斜率bc,截距為氫過電位 a。對于 Hg-0.1mol/LHCl 有：八31.311

24、 ( 0.961)斜率 0.1173 0 Tafel 斜率 bc=- =0.117V當|ic|取1時有c= -0.961V,即氫過電位 a= -0.961V，由塔菲爾公式： cbclgi0,得:-0.961= 0.117lg i 0則：lg i0 =-7.265即 i0=5.4 M0-8A/m2對于 Pt-1mol/L H 2so4 有:0.112斜率。26 (。176)0.1123.75 3 Tafel 斜率 bc=0.112 V當|ic|取1時有當|ic|取1時有，由塔菲爾公式：c bclgi0,代入有：0.180= -0.112lg i0得 i0 =40.46A/ m 2(3 )當極化值

25、A E=10mv時，屬于微極化范疇，由 Fanardy方程式：i二刀/Rf對于 Hg-0.1mol/LHCl 有：Rf=RT/ (inF) =8.314 298/ (96500 M0-7.265) =4.755 X105Q文檔i Hg= Y1 /Rf =0.01/4.755 10*2.1 M0-8 A/m 2對于 Pt-1mol/L H 2so4 有：Rf=RT/ (inF) =8.314 298/ (96500 乂。07) =6.346 M0-4Q iP= r /Rf =0.01/6.346 10-4=16 A/m2 4.鉗電極在充氧的中性水溶液中進行陰極極化，電極表面發(fā)生氧離子化反應。利用

26、氧離子化反應的動力學參數 (bc = 0.110V, i0 = 1.198X10-6 mA/cm 2 = 1.198 x 10-5A/m2),計算當 ic = 7X10-2 mA / cm2時，陰極極化過電位 ，其中濃度極化過電位 濃和活化極化過電位 活各占多 大比例？擴散層厚度取 =10-2cm,水中溶解氧濃度為 3.2mg/L。比較氫電極反應和氧電極反應的陰極極化特征。3解： 濃度極化時有： Cb 3.2mg/L3.2 10 3g/L g/L 10 4 mol / L32g/molnFDC b極限擴散電流密度id 時代入數據，則有：4 26.8A/mol id20.733A/m1.9 10

27、 5 10 4 m2/h 3600 10 4 10 4 26.8A/mol id20.733A/m TOC o 1-5 h z 221010 m yc濃bclg(1 叱)0.110 lg(1733)0.525Vid.活化極化時有：yc活bclg 40.110 lg07-r0.110 lg(0.58 105)0.525Vi01.198 10 5，陰極極化的過電位yc y 濃y 活0.148 ( 0.525)0.673V.有：Wv 后”0.525 100% 78%yc0.673Wy濃yctSyWy濃yctSyc0.1480.673100%22%而氫電極主要受所以氧電極受濃度極化與活化極化共同控制，

28、其中活化極化占大部分,而氫電極主要受活化極化控制。一個活化極化控制腐蝕體系，陰極反應和陽極反應的交換電流密度為i：、i：； Tafel斜率為bc、ba；腐蝕電位滿足條件Eea EcorEeco文檔設加入陰極性緩蝕劑，使陰極反應受到抑制，陰極反應交換電流密度改變?yōu)?i0)。假定其他參數都不改變，此時腐蝕電位負移到E cor,(i0)。假(1)作加入緩蝕劑前后腐蝕體系的極化曲線圖。(2)用圖解法求腐蝕電流密度的變化r = i cor / icor和腐蝕電位的變化 E = E cor - Ecor。由(1)的極化曲線利用圖解法求解得：在 ABC中，1.2直線段位兩平行線，則有：,+ CD , t C

29、D ba tan ,bc tan由(1)的極化曲線利用圖解法求解得：在 ABC中，1.2直線段位兩平行線，則有：,+ CD , t CD ba tan ,bc tanDBADba, bc分別為未加入緩蝕劑時陽極反應和加入緩蝕劑后陰極反應的Tafel斜率:根據DBDB mABABDB ABAD DBCD(DC(CD CDAD而未加鬟愧劑,時的弱抬報1 AB,即 DB(.bcbc由圖可知有:DB(lg|icor| lg | icorI)(lg -) 1, ABicor(lg|ic0|lg|ic01)；0ic 1(lgicCD(lg 運)1(!(g i )(CD1 corADBD_) CD):BDi

30、,|ic |igicori corbcbc bailg,又icEcor EcorCDCD BD,BDE Ecor Ecorbabcba bc 0,iclg icbabcbabc 0, ,ic lg ic一個陽極反應受活化極化控制、陰極反應受濃度極 化控制的腐蝕體系，陰極反應的極限擴散電流密度為id,腐蝕電位為 Ecor。由于攪拌使陰極反應的極限擴散電流密度上升到i d,陽極反應參數不變；腐蝕電位正移到E cor。(1)作腐蝕體系的極化曲線圖。(2 )用圖解法求腐蝕電位變化E = E cor - Ecor。解：(1)極化曲線如右圖；(2)由(1)極化曲線可知，在 ABC中AC陽極反應的Tafel

31、斜率ba tan AB文檔I idl 腐蝕電位變化 E Ecor Ecor AC AB tan(1g |id| 1g | id |)tan balg -lid |第五章思考題：.交換電流密度的概念及意義， 與電極反應極化性能的關系；過電位和電極反應速度的關系。動力學方程的一般表達式；Tafel方程式的數學形式、圖形表示以及適用條件；極限擴散電流密度 的計算。答：析氫腐蝕的陰極反應是氫離子的還原反應，發(fā)生電學腐蝕的條件是Eea PH=-0.0591 0=0V2Cu 。由電位比較準則知Eea Ee6所以銅不可能發(fā)生析氫腐蝕生成(2)由題意可知，銅的氧化反應為Cu + 2cn =Cu(CN)2 +e

32、該電極反應的標準電位E o=-0.446V則銅氧化反應的平衡電位為-o RT .Eea=E + ln Cu(CN)2 /( CN X CN )42=-0.446+0.05911g10/0.5=-0.647V在PH=10的除氧硫酸銅溶液中有2h +2e = H2析氫反應的平衡電位 Eec=-0.0591 )PH=-0.0591M0=-0.591V文檔由電位比較準則知EecEea所以銅能發(fā)生析氫腐蝕。其腐蝕傾向E=Eec Eea=-0.591-(-0.647)=0.056V=56mV2. (1)推導氫電極反應交換電流密度i0與溶液pH值的關系式。(2)在1mol/L鹽酸溶?中，Fe表面上氫電極反應

33、的i0 = 2.5 乂 10-6A/cm2 ,在0.01mol/L 鹽酸溶?中Fe表面上氫電極反應的i0 = ?(取Tafel斜率b = 0.118V)。(3)當酸溶液的pH值改變一個單位，氫電極反應的Tafel公式中的a的絕對值 a改變多少伏？解：(1)由 jo=nFkC h exp(-Eec/ )兩邊同時去對數得lnr=lnnF k兩邊同時去對數得lnr=lnnF kO Cexp(-Eec/ )其中 Eec=23RTlg h =-2.3 PH nF代入式中得2.3 lgio=2.3lg(nFk2.3 lgio=2.3lg(nFkOCh )+(2.3PH)/即 lg= lg(nFkOC H

34、) +PH=lg(nFkO) PH+ PH 令 lg(nF kO)=k=常數，取 =0.5則有 lg=k PH+0.5PH= k0.5PH即氫電極反應交換電流密度 與溶液PH值的關系式為lgio=k-0.5PH(2)在 1mol/L HCl 溶液中：C (H)=1 mol/L PH=- lg H =-lg1=0 又 lg=k0.5PHlg(2.5 例 6)=k 0得 k=-5.6當為0.01mol/L HCl溶液時文檔不考慮活度， h+ =0.01 mol/L PH=- lg h =-lg0.01=2lgj=k-0.5PH=-5.6-0.5 2 =-6.66.67 ，j =10=2.5 *0A

35、/cm2考慮活度系數，在1mol/L HCl溶液中H 活度系數為0.809PH=-lg H =-lg0.809=0.092又 lgj=k0.5PH lg(2.5 10 6)=k-050.092即 k=-5.556在0.01mol/L HCl溶液中，活度系數為0.904PH=-lg H =-lg(9.04 1(X 3)=2.044lgj=k0.5PH=-0.556-0.5 2.044=-6.578j =2.65 X0 7 A/cm2即在0.01ml/L HCl溶液中，不考慮活度系數j = 10 6.6=2.5 M0A/cm2,考慮活度系數 j=2.65 X0 7 A/cm2。(3) PH值改變一

36、個單位時，|a=0.118A lgj又叫=( k-0.5pH)-(k-0.5 pH)=0.5(pH PH)=0.5得 a =0.118)0.5=0.059V=59mV即當酸溶液PH值改變一個單位，氫電極反應Tafel的公式中的文檔的絕對值a改變59mV3.鋼制容器用作酸溶液的中間貯槽，與酸溶液接觸的表面積為15m2,進入貯槽的酸溶液的工藝條件為：pH = 2.5, 25 C, 1atm,并含有 4.5mg/L 的溶解氧，流量 0.1m3/min。實驗測出容器表面的腐蝕電位Ecor = -0.54V(vsSCE)。(1)求鋼容器的腐蝕速度。(2)求流出的酸溶液中的氧含量。擴散層厚度取 =5 x

37、10-3cm。解：(1)析氫反應陰極2H +2e = H 2一o RTEec=E + RTln H * H/Ph22.5=0.05911gh=0.0591 lg10=-0.148Vlgjo=-5.6020.5PH=-5.602-0.5 2.5=-6.852o6.8527即 i =10=1.41 X0A/cm2由 =-0.118lgic/j=Ecor 由 =-0.118lgic/jo0.15/0.1180.15/0.118ic = i M0=1.41 X0=2.6 X0 6 A/cm2吸氧反應 O 2+4H +4e=2H 2O bi =nFDC /d=4X96500X1.9 X0 5（1.41

38、相 7）/（5 僅 3） X0 3=2.07 M0 4 A/cm2i = i + ic i = i + ic =2.07 X0cor d4+ 2.6 K0=2.1 X0 4 A/cm2因 Vp=8.76X因 Vp=8.76XV /d mm/y ,V嚕M cor耿4444X10所以 Vp= 8.76/d 型兇 =876 x-56- M.1 X0 nF cor 7.953.6文檔=2.43 mm/y(2)氧消耗速度為：(i 萬)/時)6A=(2.07 5)/(96500 4)氏0刈2= 0.154 g/min流入酸中的氧流量為0.45 g/min所以剩余氧量為 0.45 0.154=0.296 g

39、/min=2.96 mg/min即鋼容器的腐蝕速度為 Vp=2.43 mm/y,流出的酸溶液中的氧含量為0.296 g/min,即為 2.96 mg/min。第六章1.鐵和兩種不銹鋼在除氧的 0.5mol/L硫酸溶液中的鈍化參數列于表1。(在不銹鋼表面上析氫反應動力學參數采用鐵的數據)(1)這三種體系的陽極反應電流峰值ip分別為多少？(2)如果要由通入氧氣來使鐵和不銹鋼鈍化，溶液中最少需要含有多少氧(mg/L) ?表1三種腐蝕體系的鈍化參數材料溶 液Ep (V)i 致(mA/cm 2)Fe0.5mol/L H 2SO4+0.46200Cr25不銹鋼0.5mol/L H 2SO4-0.1825.

40、4Cr25Ni3不銹鋼0.5mol/L H 2SO4-0.112.0(1)解：陰極反應：2H+ 2eH2Eec 0.0591lg Hec查表可得：當硫酸溶液為 0.5mol/L時，=0.154. Eec=0.05911g0.5 2 0.154= -0.048V又b1g ic,其中 ic=|iEP查表可得：a=-0.70V b=0.125V.對于 Fe：EP Eec 0.46 0.048 0.508V文檔-dic = icEP=2-17 10-10（A/c m2） TOC o 1-5 h z 一一,2故 ip i 致 + icEp=200 10 +2.17 10 =200nAem =0.2 A/

41、c m2.對于 Cr25不銹鋼： Ep Eec 0.18 0.0480.132Vic=|ic|EP=2.86 10-5 A/c m243529故 ip i致+icEP=25.4 1 0 +2.86 1 0 2.5310 A/c m2.對于 Cr25Ni3 銹鋼： EP Eec 0.11 0.0480.062V|ic=|ic|EP=7.87 10-6A/c m2一_3_6、32故 ip i致+ icEP=2 10 +7.87 10 *10 A/c m(2)使鐵和不銹鋼鈍化時應滿足:bnFDc ipbnFDc ip，即：，i p nFD查表可得：D1.9 1026.8A.h/mol,210 cm.

42、對于Fe：20.2 10nFD 20.2 10nFD 4 26.8 1.9 10 53600 101 z 0.273mol / L3因為氧含量不能達到 0.273mol/L,不能使Fe鈍化.對于Cr25不銹鋼22.54 105nFD 22.54 105nFD 4 26.8 1.9 10133600 103.46 102mol / L要彳Cr25不銹鋼鈍化，溶液中的氧含量至少應為要彳Cr25不銹鋼鈍化，溶液中的氧含量至少應為.對于Cr25Ni3不銹鋼：3.4610-2 mol/L32. 1032. 10nFD 4 26.8 1.9 10 5133600 1032.73 10 mol/L要彳Cr2

43、5Ni3銹鋼鈍化，溶液中的氧含量至少應為2.73 10-3mol/L 2.如果鈍化體系的真實陽極化曲線與真實陰極極化曲線相交產生三個點時，為 什么會出現陰極極化電流現象？答：在自然腐蝕狀態(tài)，金屬可能發(fā)生活性溶解腐蝕，也可能鈍化。在陽極極化過程中由于發(fā)生析氧反應，使陰極電流密度 ic ,從而造成i+ 0,表現為陰文檔 極電流，所以實測陽極極化曲線上將出現一段陰極極化電流區(qū)。第七章.金屬表面的膜具有保護性的條件是什么？(1)體積條件(P-B比),氧化物體積與消耗的金屬體積之比大于 1是氧化膜具 有保護性的必要條件。(2)膜有良好的化學穩(wěn)定性，致密，缺陷少，蒸氣壓低。(3)生成的膜有一定的強度和塑性

44、，與基體結合牢固。否則，由于膜生長過程中體積膨脹產生的內應力向能造成膜的破裂和剝離。(4)膜與基體金屬的熱膨脹系數差異少， 在溫度急劇變化時不致造成膜的破裂。.提高合金抗高溫氧化性能的途徑有哪些？(1)按Hauffe原子價定律，加入適當合金元素，減少氧化膜中的缺陷濃度。(2)生成具有良好保護作用的復合氧化物膜。(3)通過選擇性氧化形成保護性優(yōu)良的氧化膜。(4)增加氧化物膜與基體金屬的結合力。在耐熱鋼和耐熱合金中加入稀土元素 能顯著提高抗高溫氧化性能。.已知PdO在850 C時的分解壓力等于 500mmHg ,在該溫度下 Pd在空氣中和1atm氧氣 中是否能氧化？解：由題意得：2Pd+ O2=2

45、PdO的分解壓力 P= 500mmHg =0.658atmPdO 760mmHg(1)在( 850+ 273.15) K時，1atm中的自由始變化為： TOC o 1-5 h z Ppdo0.658 G=RTln-p=(8.314 (850+273.15) ln)J/mol HYPERLINK l bookmark154 o Current Document Po21=-3909.86 J/mol=-3.91kJ/mol因為 P =1atm P =0.658atm ,所以G=-3.91kJ/mol0,根據自由始準則知Pd在空氣中不能被氧化。4.已知鋅發(fā)生高溫氧化時的P-B比等于1.55,鋅的密

46、度為7.1g/cm3。在400 C經過120小時氧化，測出增重腐蝕速度為0.063g/m2 hr。鋅試樣表面氧化膜的厚度等于多少？解：由題意得：2Zn+ O2=2ZnOP-B 比=Vmeo =-Md-(Mzno=81 A=56)Vme nAD1.55=(81 7.1g/cm3)/(1 56 Cr26M01Cr18Ni9 Cr17(2). 在3%的的NaCl溶液中有x設在100克水中溶有x克NaCl即 100% 3%x 100解得xCl x 3.09/58.443.09g ，所以 c 解得xCl x 3.09/58.443.09g ，所以 c 0.5mol/LM 0.1358.440.9797

47、10 3mol / L0.347mol / L查表知 r=0查表知 r=0.675. . aClCr17 Eb=-0.084lg0.347+0.020= 0.059 (v)Cr18Ni9 Eb=-0.115 lg0.347 +0.247=0.300(v)Cr17M12M02.5Eb=-0.068 lg0.347+0.49=0.521(v)Cr26M01Eb=-0.198lg0.347 +0.485=0.576(v)故在3%的NaCl溶液中4種不銹鋼的耐腐蝕性能的順序由強到弱分別是:Cr26M01 Cr17M12M02.5 Cr18Ni9 Cr17.金屬在酸溶液中發(fā)生的縫隙腐蝕可以用氫離子濃差電差電池來說明，設將Fe試樣浸泡于pH=0的酸溶液(25C)中，縫內氫離子難以補充，使 pH上升到3。問：(1)縫內Fe表面和縫外Fe表面哪個是陰極哪個是陽極？文檔(2)求縫外Fe表面陽極溶解電流密度ia1和縫外Fe表面陽極溶解電流密度ia2的比值。解：(1)縫內：Eec=-0.0591 3買0.1773V縫外:Eec=0V所以Fe在酸溶液中發(fā)生析氫腐蝕，Eec隨溶液pH值增高而負移，因此縫