最后更新: 2025-10-28 22:15 查看: 40 次纠错评论(0) 课件开VIP

电化学腐蚀

日常生活中我们经常能看到一些金属腐蚀现象，如铁器生锈、铜器表面产生铜绿，铝表面出现白斑等。金属被腐蚀后，其外形和机械性能会发生很大变化，从而给生产、生活带来非常严重的危害。全世界每年因金属腐蚀而造成的直接经济损失远超地震、水灾、火灾等自然灾害造成的总和。所以，研究金属腐蚀的成因，建立金属的防护措施具有十分重要的现实意义。

## 金属的电化学腐蚀
金属腐蚀是指金属与周围环境中的物质发生氧化还原反应而产生损耗的现象。金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。化学腐蚀是指金属与其他物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀是指不纯的金属或合金与电解质溶液接触，发生原电池反应，使比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。上述实验 2 中铁与碳构成原电池，铁易失去电子被氧化，而碳棒附近的 $\mathrm{H}^{+}$得到电子被还原，产生 $\mathrm{H}_2$ ，可以观察到实验 2 中的铁棒比实验 1 中的铁棒更易被腐蚀。

钢铁制品在潮湿的空气里易生锈，也是由电化学腐蚀造成的。在潮湿的空气中钢铁表面会形成一个薄层水膜，水膜中溶解了一些来自大气的 $\mathrm{CO}_2 、 \mathrm{SO}_2$ 等酸性气体，使水膜呈弱酸性，而钢铁里面含有少量的碳。于是构成许多以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。

负极： $\mathrm{Fe}-2 \mathrm{e}^{-}=\mathrm{Fe}^{2+}$
正极： $2 \mathrm{H}^{+}+2 \mathrm{e}^{-}=\mathrm{H}_2$
总反应： $\mathrm{Fe}+2 \mathrm{H}^{+}=\mathrm{Fe}^{2+}+\mathrm{H}_2 \uparrow$
此时负极金属被腐蚀，正极有氢气析出，这种腐蚀过程称为析氢腐蚀（图 4．18）。

![图片](/uploads/2025-10/bd2728.jpg){WIDTH=500PX}

如果钢铁表面水膜的酸性很弱或显中性时，溶解在水中的氧就会在正极发生还原反应，此时称为吸氧腐蚀。

负极： $\mathrm{Fe}-2 \mathrm{e}^{-}=\mathrm{Fe}^{2+}$
正极： $2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{O}_2+4 \mathrm{e}^{-}=4 \mathrm{OH}^{-}$
总反应： $2 \mathrm{Fe}+\mathrm{O}_2+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}=2 \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_2$
生成的 $\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_2$ 继续与空气中的氧气反应，生成 $\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_3$ ，进一步脱水形成疏松的 $\mathrm{Fe}_2 \mathrm{O}_3 \cdot n \mathrm{H}_2 \mathrm{O}$（铁锈的主要成分）。

从本质上看，电化学腐蚀与化学腐蚀都是金属失去电子而被氧化的过程，一般情况下两者会同时发生，但电化学腐蚀伴随着原电池电流产生，腐蚀速度更快，比化学腐蚀更普遍。

## 金属的电化学防护

当金属表面形成原电池时，金属极易被腐蚀。我们可以给金属表面加上一层保护层，将金属与外界隔开来防止金属腐蚀，如涂防锈漆和沥青、电镀惰性金属等。除此之外，还可以利用金属发生电化学腐蚀时，原电池的负极金属被腐蚀，而正极金属不被腐蚀的原电池原理巧妙地防止金属腐蚀。

牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池原理的一种方法。将被保护金属作为阴极（原电池的正极），把比它还原性强的金属作为阳极（原电池的负极）。例如在轮船船体、锅炉内壁、地下管道等的钢铁材料上安装活泼的镁合金或锌块，镁或锌作为阳极，不断被氧化而腐蚀消耗，钢铁就得到了保护（图4．19）。我国著名的港珠澳大桥在建设时就是采用这一技术，以铝作为阳极，实现对海水和海泥中作为阴极的钢铁桥体的保护。

外加电流阴极保护法是将作为阴极的被保护金属和作为辅助阳极的惰性电极，置于电解质溶液中，外接直流电源的方法。例如，保护海水中的船体、闸门等钢铁设备时就可采取这种方法。通直流电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，由于钢铁设备作为阴极，其腐蚀被抑制而得到保护（图 4.20 ）。

除了以上介绍的方法外，还可以采取金属表面钝化、制成不锈钢等方法防止金属被腐蚀。研发耐腐蚀的新材料将是解决问题的重要途径之一。

![图片](/uploads/2025-10/c74888.jpg)
 
 `例` 通常纯锌跟稀硫酸反应的速率很慢，而不纯的锌（一般含有铁、铜等杂质）反应速率快，试用原电池原理解释这一现象。

解 纯锌在稀硫酸中只是化学腐蚀，不纯的锌放入稀硫酸中会发生原电池反应，锌做负极，不活泼金属做正极，与稀硫酸构成回路，形成原电池，大大加速了腐蚀的速度。

科数题库(单机版) 会议室预约系统(book)

今日还可看 0 篇未注册用户每天查看4篇，注册用户每天8篇，开通VIP会员无限制查看。

免费注册

《高等数学》难点解析

高数教程 泰勒公式切线与法线切平面与法平面驻点·拐点·极值点·零点间断点渐进线瑕积分欧拉方程伯努利方程 Abel 收敛定理偏导数的几何意义偏导数的几何意义梯度数量场与向量场多元函数极值拉格朗日算子通量与散度环流量与旋度格林公式高斯公式斯托克斯公式三大公式比较傅里叶级数极坐标微元点法式方程变上限定积分 X型计算面积 Y型计算面积微分的意义渐近线间断点 y''+py'+qy=f(x)方程高斯黎曼傅里叶变换(复数) 拉普拉斯变换(复数)

《线性代数》难点解析

线代教程 近世代数对数学的整体思考线性的意义矩阵乘法(列视角) 矩阵乘法(行视角) 矩阵左乘矩阵右乘逆矩阵求解方程组阶梯形矩阵的求法方程组解的判定四阶行列式的计算线性变换的意义线性空间向量组的等价线性空间的几何意义基础解系的求法施密特正交化特征值与特征向量的意义矩阵相似的几何意义矩阵可对角化的理解秩的意义(向量版) 秩的意义(方程版) 二次型的意义

《概率论与数理统计》难点解析

概率教程 置信区间与上a分位数概率中的“取”与“放” 贝叶斯公式全概率公式泊松分布指数分布伽玛分布二维密度图的意义卷积的意义相关系数的意义 k阶矩是与矩母函数卡方分布的作用单正态区间估计理解假设检验理解切比雪夫不等式中心极限定理

上一篇：电解池

下一篇：没有了

本文对您是否有用？有用 (0) 无用 (0)