第一篇：金屬的腐蝕和防護(教案)

第二節 金屬的腐蝕和防護（第１課時）

榆中七中

孫志彪

【教學目標】：

1、了解金屬腐蝕的危害，認識金屬腐蝕造成的經濟影響．

2、應用原電池原理，了解金屬電化腐蝕的原因，能解釋金屬發生電化學腐蝕的原因

3．了解一些選擇防鐵銹方法時應考慮的因素，通過實驗探究防止金屬腐蝕的措施，【教學重點】：金屬電化腐蝕

【教學難點】：金屬電化腐蝕；鋼鐵腐蝕

【教學方法】：啟發式、討論式、實驗法

【教具】：實驗投影儀

教學過程：

【引言】在日常生活中,金屬腐蝕的現象隨處可見。現在，請各小組代表把課前搜索的信息給全班同學展示一下。

三個小組代表分別發言

【學生演講】(二分鐘)介紹金屬腐蝕造成的影響。

【設問、過渡】鋼鐵為什么會生銹？我們怎么樣利用化學知識來減小金屬腐蝕？讓我們一起來學習有關金屬腐蝕的知識。以鐵生銹為例來簡單說明：

【板書】金屬的腐蝕與防護

【小結】金屬腐蝕就是游離態的金屬單質被氧化成化合態的金屬氧化物或其他化合物的過程，可表示為：

【板書】金屬腐蝕的實質：M → Mn++ ne-金屬腐蝕的分類：化學腐蝕與電化學腐蝕 【提問】舉例說明什么是化學腐蝕和電化學腐蝕?

【學生回答】鐵和氯氣直接反應而腐蝕;鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕均為化學腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中生銹是電化學腐蝕。

【過渡】鋼鐵在潮濕的空氣里所發生的腐蝕，就是電化學腐蝕的最普通的例子。在一般情況下，金屬腐蝕大多是電化學腐蝕。

【提問】電化學腐蝕是怎樣形成的？它具有哪些特征？讓我們通過實驗來研究學習有關電化學腐蝕的知識。

【過渡】上學期我們已學習了有關原電池的知識，現在我們從金屬腐蝕的角度來分析銅--鋅原電池實驗的原理。

【課件演示】銅-鋅原電池實驗

做如下實驗：鋅片投入稀硫酸中——腐蝕的種類及特點；用銅絲接觸鋅片——腐蝕的種類及特點。

【投影、復習】原電池反應：Zn(-)： Zn→ Zn2+ +2e-(氧化反應)

Cu(+)： 2H++ 2e-→ H2↑(還原反應)

總的反應方程式： Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑

【啟發】銅-鋅原電池實驗可看作鋅被腐蝕的過程，屬于哪類金屬腐蝕？

【回答】電化學腐蝕，【討論】（全班分小組討論,小組代表小結.）問題：

1、電化學腐蝕的形成條件和特征。

2、化學腐蝕和電化學腐蝕的區別和聯系。

【結論】

1．電化學腐蝕形成條件：不純金屬或合金、電解質溶液環境。

特征：原電池反應，并伴有電流的產生。

2．化學腐蝕：金屬直接跟物質接觸發生化學反應。

電化學腐蝕：原電池反應。

在一般情況下，這兩種腐蝕往往同時發生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕要普遍得多。

【提問】通過對實驗的研究，大家是否對電化學腐蝕有了進一步的了解。請問：電化學腐蝕的實質是什么？

【學生回答】原電池反應，較活潑的金屬失去電子被腐蝕發生氧化反應，并伴有電流的產生。

【展示】鐵釘（預先做好實驗：一個浸沒在水里、一個一半浸沒在自來水中）的腐蝕

【師生共同討論】運用原電池原理分析鋼鐵腐蝕的成因。教師隨著學生的認知需要不斷改變決策。

【課件演示】鋼鐵的電化學腐蝕，創設情景，引出析氫腐蝕和吸氧腐蝕。

【歸納分析】鐵銹的生成不可缺少的是空氣和水。鋼鐵是鐵碳合金，在干燥的空氣里不易腐蝕，但在潮濕的空氣里，在鋼鐵的表面形成了一層電解質溶液的薄膜，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳在鋼鐵制品表面形成了無數微小的原電池，加快了鋼鐵的腐蝕。

【板書】鋼鐵腐蝕： Fe(-)2Fe → 2Fe2++4e-

C(+)2H2O + O2 + 4e-→ 4OH-

【過渡】我們學習了有關金屬腐蝕的知識，并了解了金屬腐蝕主要是由原電池反應而引起的電化學腐蝕。金屬腐蝕雖然有害，有時卻可以利用。例如，工業上通過控制一定條件，利用Fe3+腐蝕銅板來制備電子線路板就是利用金屬腐蝕的一個很好例子。但是，金屬腐蝕大多數是有害的，是須防止的。

【小結】電化學腐蝕分類： 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜酸性較強（pH＜5.6）水膜酸性很弱或中性 電 極 負 正 總反應方程式 聯系 吸氧腐蝕更加普遍，危害更大。

【提問】大多數金屬腐蝕我們是要防止的。那么，怎么樣來進行金屬的防護呢？

【啟發】從中你收到了什么啟發？

【課堂總結】

【隨堂練習】1、2、3

第二篇：金屬腐蝕調查報告

調查報告

教學院：xxxxxxxxxxxxxxxxxxx

班 級： xxxxx

姓 名： xxxxxx

學 號：xxxxxxx

金屬腐蝕調查報告

摘要：本文將從調查目的出發，查詢課本和網上資料，論述了腐蝕的產機理，從而探討了防腐蝕的辦法。

調查目的：了解有關金屬銹蝕的原因和防止金屬銹蝕的方法。調查方式：查詢課本和網上資料。調查內容：

金屬現狀

我們每年要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數以億噸計的金屬。據有關資料報道，現在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產量的20%~40%。這是多么驚人的數字呀！防止金屬腐蝕已成為科學研究和技術領域中的重大問題。

腐蝕遍及國民經濟各部門，給國民經濟帶來巨大的經濟損失。20世紀50年代前腐蝕的定義只局限于金屬腐蝕。從50年代以后，許多權威的腐蝕學者或研究機構傾向于把腐蝕的定義擴大到所有的材料。但通常還是指金屬的損壞。因為金屬及其合金至今仍然是最重要的結構材料，所以金屬腐蝕還是最引人注意的問題之一。腐蝕給合金材料造成的直接損失巨大。有人統計每年全世界腐蝕報廢的金屬約一億噸,占年產量的20%～40%。而且隨著工業化的進程,腐蝕問題日趨嚴重化，美國1949年腐蝕消耗(材料消耗和腐蝕)為50億美元，1975年達700億美元，到1985年高達1680億美元，與1949年相比增加了80余倍。估計全世界每年因腐蝕報廢的鋼鐵設備相當于年產量的30%。顯然，金屬構件的毀壞，其價值遠比金屬材料的價值大的多；發達國家每年因腐蝕造成的經濟損失約占國民生產總值的2-4%；美國每年因腐蝕要多消耗3.4%的能源；我國每年因腐蝕造成的經濟損失至少達二百億。腐蝕的巨大危害不僅體現在經濟損失上，它還會帶來慘重的人員傷亡、環境污染、資源浪費、阻礙新技術的發展、促進自然資源的損耗。

腐蝕機理

導致金屬銹蝕的主要原因有化學腐蝕和電化學腐蝕：

化學腐蝕主要是因為金屬與氧氣、水等接觸，金屬被氧化，以及其他有腐蝕性的化學物質對金屬的腐蝕，如酸雨等；電化學腐蝕是因為原電池原理的腐蝕，這比上一個原因引起的危害更大，原理是水在金屬物表面形成水膜，溶解氧氣，二氧化碳等物質，這時就會形成金屬為負電位的原電池，會使金屬被較快地腐蝕。

一般腐蝕的定義是指由于環境作用引起的材料破壞。這個定義包含所有的自然存在的和人造的材料，含塑料、陶瓷和金屬。本文的核心是金屬的腐蝕，腐蝕的這個定義涉及到這樣的問題：首先金屬為什么會腐蝕?答案可用熱力學解釋，它告知我們腐蝕過程是否會發生。第二個問題是腐蝕速率是什么或者管道可使用多長時間?腐蝕動力學可以提供我們這個問題的答案。從能量的意義上講，當金屬從礦石中提煉出以后就被置位于一個高的能量狀態。這些礦石是典型的金屬氧化物，例如鋼對應的金屬氧化物是三氧化二鐵(Fe2O3)，鋁對應的則是氧化鋁(Al2O3·H2O)。熱力學的原理之一就是物質總是尋求最低的能量狀態。換句話，許多金屬處于熱力學不穩定狀態而且趨向于尋求一種較低的能量狀態，也就是說有形成氧化物或者一些其他化合物的趨勢。金屬轉化成為低能量氧化物的過程稱為腐蝕。許多普通工程材料在近室溫時的腐蝕發生在有水(含水)的環境下而且在性質上是電化學性質的。以在地下管道上的碳鋼和低合金鋼的腐蝕為例，有水的環境也被稱為電解質，在地下腐蝕情況下電解質就是潮濕的土壤。腐蝕的過程涉及金屬失去電子(氧化作用)的過程（見方程式(1)）而失去的電子被另外的還原反應消耗 例如氧和水的還原反應（分別見方程式(2)和(3)）。

Fe-Fe2++2e

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

(2)2H2O+2e—H2+2OH-

(3)氧化反應一般稱為陽極反應，而還原反應一般被稱為陰極反應。兩個電化學反應對腐蝕的發生是必不可少的。氧化反應造成金屬的實際損失，但還原反應必須消耗由氧化反應釋放出的電子來維持電荷的中性。否則，大量的負電荷將會在金屬和電解質間快速形成而且使腐蝕過程停止。

金屬腐蝕的防護方法

（一）改善金屬的本質

根據不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐腐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強防腐蝕能力。

（二）形成保護層

在金屬表面覆蓋各種保護層，把被保護金屬與腐蝕性介質隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業上普遍使用的保護層有非金屬保護層和金屬保護層兩大類。它們是用化學方法、物理方法和電化學方法實現的。(1)金屬的磷化處理

鋼鐵制品去油、除銹后，放入特定組成的磷酸鹽溶液中浸泡，即可在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽薄膜，這種過程叫做磷化處理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般為5-20μm，在大氣中有較好的耐腐蝕性。膜是微孔結構，對油漆等的吸附能力強，如用作油漆底層，耐腐蝕性可進一步提高。(2)金屬的氧化處理

將鋼鐵制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成一層厚度約為0.5-1.5μm的藍色氧化膜(主要成分為Fe3O4)，以達到鋼鐵防腐蝕的目的，此過程稱為發藍處理，簡稱發藍。這種氧化膜具有較大的彈性和潤滑性，不影響零件的精度，故精密儀器和光學儀器的部件，彈簧鋼、薄鋼片、細鋼絲等常用發藍處理。(3)非金屬涂層

用非金屬物質如油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成保護層，稱為非金屬涂層，也可達到防腐蝕的目的。例如，船身、車廂、水桶等常涂油漆，汽車外殼常噴漆，槍炮、機器常涂礦物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)噴涂金屬表面，比噴漆效果更佳。塑料這種覆蓋層致密光潔、色澤艷麗，兼具防腐蝕與裝飾的雙重功能。(4)金屬保護層

它是以一種金屬鍍在被保護的另一種金屬制品表面上所形成的保護鍍層。前一金屬常稱為鍍層金屬。金屬鍍層的形成，除電鍍、化學鍍外，還有熱浸鍍、熱噴鍍、滲鍍、真空鍍等方法。目前，隨著科學的進步和發展，新的技術不斷涌現，例如，熱噴涂防腐技術的發展和應用更加豐富了防腐的方法。(三)電化學保護

研究金屬腐蝕的目的是提出高效，價廉而易行的措施，避免或減緩金屬的腐蝕。由于金屬電化學腐蝕的機理復雜，形式多種多樣，影響因素千差萬別，在防腐實踐中，人們研究了多種應對金屬腐蝕的措施和方法，其中電化學保護，金屬選材和結構設計，覆蓋層保護和緩蝕劑是用的最多的幾種。作為一種有效的防護措施，電化學保護方法廣泛地應用于船舶，海洋工程，石油，化工等領域，是需要重點了解的方法之一。

電化學保護是金屬腐蝕防護的重要方法之一,其原理是利用外部電流使被腐蝕金屬電位發生變化從而減緩或抑制金屬腐蝕。電化學保護可分為陽極保護和陰極保護兩種方法。陽極保護是向金屬表面通入足夠的陽極電流,使金屬發生陽極極化即電位變正并處于鈍化狀態,金屬溶解大為減緩。陰極保護是向腐蝕金屬表面通入足夠的陰極電流,使金屬發生陰極極化,即電位變負以阻止金屬溶解。陰極保護根據電流來源不同分為犧牲陽極法和外加電流法兩種方法。

前者犧牲陽極法是將被保護金屬與電位更負的犧牲陽極直接相連，構成電流回路，從而使金屬發生陰極極化。此法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護金屬上，形成腐蝕電池，被保護金屬作為陰極而得到保護。后者外加電流法則是利用外加電源,將被保護金屬與電源負極相連,通過輔助陽極構成電流回路,使金屬發生陰極極化。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金屬設備的腐蝕。

犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用于保護海輪外殼，海水中的各種金屬設備、構件和防止巨型設備(如貯油罐)以及石油管路的腐蝕。采用犧牲陽極法進行陰極保護時,保護效果好壞與犧牲陽極材料本身的性能有著直接關系。犧牲陽極材料必須具備以下條件：(1)電位負,極化小。犧牲陽極的電位一定要比被保護金屬的電位更負,以保證被保護金屬發生顯著的陰極極化。同時,在工作過程中,犧牲陽極的電位變化要小,不能隨著輸出電流增加發生較大改變；(2)單位質量的陽極放出的電量大；(3)陽極腐蝕小、電流效率高,陽極溶解時產生的電流大部分用于被保護金屬的陰極極化；(4)溶解均勻性良好；(5)價格低廉,來源廣泛,加工方便。目前研制成功并被廣泛用于鋼鐵設施陰極保護的犧牲陽極材料有3大類：鎂陽極、鋅陽極和鋁陽極。(四)緩蝕劑法

緩蝕劑法是一種常用的防腐蝕措施,在腐蝕環境中加入少量緩蝕劑就能和金屬表面發生物理化學作用,從而顯著降低金屬材料的腐蝕。由于緩蝕劑在使用過程中無須專門設備,無須改變金屬構件的性質,因而具有經濟、適應性強等優點,廣泛應用于酸洗冷卻水系統、油田注水、金屬制品的儲運等工業過程中。

緩蝕劑分為無機鹽(如硅酸鹽、正磷酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽等)和有機物

(一般是含N、S、O的化合物如胺類、吡啶類、硫脲類、甲醛、丙炔醇等)。緩蝕劑的作用是通過吸附與腐蝕產物生成沉淀而覆蓋在金屬電極表面形成保護膜,從而減緩電極過程的速度,達到緩蝕的目的。緩蝕劑也可分為陽極緩蝕劑和陰極緩蝕劑。陽極緩蝕劑是直接阻止陽極表面的金屬進入溶液,或在金屬表面上形成保護膜,使陽極免于腐蝕。如果加入緩蝕劑的量不足,陽極表面覆蓋不完全,則導致陽極的電流密度增大而使腐蝕加快,故有時也將陽極緩蝕劑稱為危險性緩蝕劑。陰極緩蝕劑主要抑制陰極過程的進行,增大陰極極化,有時也可在陰極上形成保護膜。陰極緩蝕劑則不具有“危險性”。隨著社會進步和人類環保意識的增強,緩蝕劑的開發和運用越來越重視環境保護的要求。綠色化學及其技術將廣泛應用于腐蝕防護領域。CIBA公司已開發出兩種低毒有機涂層緩蝕劑Irgcor252和Irzcor53。(五)改善腐蝕環境

改善環境對減少和防止腐蝕有重要意義。例如，減少腐蝕介質的濃度，除去介質中的氧，控制環境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介質中添加能降低腐蝕速率的物質(稱緩蝕劑)來減少和防止金屬腐蝕。

調查結論：

金屬資源的儲量有限，而且不能再生，因此，我們應該合理的開發和利用金屬資源。

隨著科學技術的進步,對工業應用材料的要求越來越高,特別是金屬材料的防腐蝕尤其受關注。腐蝕防護常用的隔離法、緩蝕劑法、電化學保護法等只能防護,不能從根本上根治金屬的腐蝕問題,同時這些防護方法存在使用成本高、污染環境、應用環境受限制等問題。因此,研究開發新的特種合金、新型陶瓷、復合材料等耐腐蝕材料,是從根本上治理腐蝕問題的最好途徑,有待材料工作者共同努力。

第三篇：《金屬腐蝕理論及腐蝕控制》

《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′3

30′40′5

腐蝕前重W0(g)

18.7153

16.1820

浸泡時間t

(hr)

腐蝕后重W1(g)

18.6739

16.1347

解：由題意得：

（1）對碳鋼在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

對鋁在30%HNO3(25℃)中有：

Vˉ=△Wˉ鋁/st

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

=0.3391g/㎡?h

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

說明：碳鋼的Vˉ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（25℃)有：

表面積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

試樣體積為：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

對鋁有：表面積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

試樣體積為：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

試樣在98%

HNO3(85℃)時有：

對不銹鋼：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

對鋁：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

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。

3.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

(mm)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×(20×20＋20×0.5＋20×0.5)×=840×

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

又根據Mg

＋

—>

＋

Mg腐蝕的量為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

即鐵試樣的腐蝕速度Vˉ=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

–0.83V。當用導線通過電流表把銅片和鋅片接通，原電池開始工作，電流表指示的穩定電流為0.15mA。已知電路的歐姆電阻為200W。

(1)

原電池工作后陽極和陰極的電位差Ec

–

Ea

=？

(2)

陽極極化值

DEa與陰極極化值DEc的絕對值之和

DEa

+

?DEc

?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，那么電流達到穩態后，陽極與陰極的電位差Ec

–

Ea、陽極極化值與陰極極化值的絕對值之和

DEa

+

?DEc

?等于多少？電流表的指示又為多少？

解：由題意得：

（1）：根據Ec-Ea=IR

則有：Ec-Ea=IR=0.51mA×200歐=30mV=0.03V

即原電池工作后陽極和陰極的電壓差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

即陽極極化值△Ea與陰極極化值△Ec的絕對值之和為0.85V。

（3）：如果陽極和陰極都不極化，則有Pc=0，Pa=0

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

即電流表指示應為4.4mA。

（4）：當使用零電阻電流表時有，陽極與陰極的電位差

Ec=Ea，則有：電位差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.某腐蝕體系的參數為：

E

0a

=

-0.4V，E0c

=

0.8V，Ecor

=

-0.2V。當R

=

0時，Icor

=

10mA，該腐蝕電池屬于什么控制類型？如果歐姆電阻R

=

90W，那么I￠cor

=？

腐蝕電池又屬于什么控制類型？

解：由題可知：當R=0時有：

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

則有

Pa=120-100=20Ω

因為Pc>>Pa，所以該電池屬于陽極極化控制。

當歐姆電阻R=90Ω時有：

=(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

1.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)。

(3)

溶液pH值下降1單位

(溫度25°C)。

解：在中性溶液中，陰極的反應為：O2+2H2O+4=4OH-

其平衡位則為Ee=E0（OH-/O2）+㏑(Po2/-)

（1）

當溫度升高10℃后有：

Ee

=

E0（OH-/O2）+×㏑(Po2/-)

=E+㏑(Po2/)+

㏑Po2/-

則平衡電位變化量△Ee1=

Ee’-

Ee=㏑(Po2/-)

=㏑Po2－㏑-

又因㏑=2.3lg，則有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：溫度升高10℃后平衡電位正移0.0139V。

（2）

當氧壓力增加到原來的10倍時

=E＋㏑(10Po2/)=E＋ln10＋㏑(Po2/-)

△E2=

Ee’’－Ee

=ln10

=(8.314×298.15)/(4×96500)×2.3

=0.0148V>0

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

=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個單位，氧電壓反應平衡電位正移0.0591V。

2.將鐵置于飽和空氣的堿溶液(pH

=

10)中，按陽極反應為

(1)

Fe

+

Fe2+

+

2e

(2)

Fe

+

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，去極化還原反應為：

O2+2H2O+4=4

Ee=E0（OH-/O2）+㏑(Po2/-)

=0.401＋lg(0.21/)

=0.627V

(1)

當陽極反應為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）當陽極反應為

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

綜上則有兩種計算所得結果相同，即二者的腐蝕傾向一樣。

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，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？

解：（1）銅棒在0.01

mol/LCuSO4溶液中時有：Cu=＋2

查表得：γ()=0.41

又根據=E0＋㏑a()

=0.337＋lg(0.01×0.41)=0.266V

當銅棒在0.5mol/LCuSO4溶液中時有：γ()=0.0668

=

E0＋㏑a()’

=0.337＋lg(0.5×0.0668)

=0.293V

因為<，即銅在0.01

mol/LCuSO4溶液中的電位比在0.5mol/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）陽極反應：Cu=＋2

其平衡電位Eea=0.266V

陰極反應＋2=Cu，其平衡電位=0.293V

（3）Eec=

=0.293V

而Eea==

0.266V

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

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η=-0.64-0.125lg|i|，η的單位為V，i的單位為A/cm2，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。

解：（1）

根據失重腐蝕V-

=

∴Vp=8.76=8.76×1/7.8=1.12

mm/y

∴有△h=Vp.t=1.12×50/(365×24)=0.0064mm

即樣品的厚度加少量為0.0064mm

(2)根據可知有：

=

陰極反應

2H++2e=H2

當pH=1時其平衡電位

Eec=-0.0591pH=

-0.0591×1=

-0.059

(V)

在腐蝕電位下，陰極反應過電位：

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.海水中的含氧量為3.2mg/L,求一年中鋅的消耗量？（氧的擴散層厚度為，擴散系數為D=1.9×10-5

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-

在穩定條件時有：|ic|=Nf||=nFD

當減小到零時有|

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+

∴有腐蝕深度Vp=8.76

失重腐蝕速度:V-=

對如下兩個電極系統：

(a)

Hg—0.1mol/L

HCl

(b)

Pt—1mol/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鉑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

+10mV，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?

極化電位E

(V,vs

SCE)

(A/m2)

Hg電極

Pt電極

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）對于Hg電極有：陰極反應：2H++2e-=H2

有Y=0.796

∴Eec=

當|ic|=

A/㎡

即lg|ic|=3時有

同理有：當|ic|=A/㎡時，lg|ic|=2.7時有：

當|ic|=時，lg|ic|=2,當|ic|=10時，lg|ic|=1,當|ic|=1時，lg|ic|=0,對于Pt電極有:2H++2e=H2,當H2SO4

為1mol/L時Y=0.13

∴Eec=

當|ic|=5×103A/㎡

即lg|ic|=3時有:

當|ic|=5×103時，lg|ic|=3.4,當|ic|=103時，lg|ic|=3,當|ic|=時，lg|ic|=2.7,當|ic|=時，lg|ic|=2,極化曲線如下：

(2)

由圖知直線斜率即為Tafel斜率bc，截距為氫過電位a。

①對于Hg-0.1mol/LHCl有：

斜率

∴Tafel斜率bc=-=0.117V

當|ic|取1時有=

-0.961V，即氫過電位a=

-0.961V

∴由塔菲爾公式：，得：

-0.961=

0.117lg

i0

則：lg

i0

=-7.265

即i0

=5.4×10-8

A/m2

②對于Pt-1mol/L

H2SO4

有：

斜率

∴Tafel斜率bc=0.112

V

當|ic|取1時有=

0.180V，即氫過電位a=

0.180V

∴由塔菲爾公式：，代入有：0.180=

-0.112lg

i0

得=40.46A/

m2

(3)

當極化值ΔE=10mv時，屬于微極化范疇，由Fanardy方程式

：i=η/Rf

①對于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對于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.鉑電極在充氧的中性水溶液中進行陰極極化，電極表面發生氧離子化反應。利用氧離子化反應的動力學參數(bc

=

0.110V，i0

=

1.198×10-6

mA/cm2

=

1.198×10-5A/m2)，計算當?ic?=

7×10-2

mA

/

cm2時，陰極極化過電位h，其中濃度極化過電位h濃和活化極化過電位h活各占多大比例？

擴散層厚度取d

=

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。

解：

濃度極化時有：

極限擴散電流密度時代入數據，則有：

∴

活化極化時有：

∴陰極極化的過電位

∴有：

所以氧電極受濃度極化與活化極化共同控制，其中活化極化占大部分，而氫電極主要受活化極化控制。

5.一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、；Tafel斜率為bc、ba；腐蝕電位滿足條件Eea<

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為。假定其他參數都不改變，此時腐蝕電位負移到E￠cor，腐蝕電流密度下降到i￠cor。

(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DE

=

E￠cor

–

Ecor。

解：極化曲線如右圖；

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：,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斜率：

根據

由圖可知有：

6.一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DE

=

E￠cor

–

Ecor。

解：（1）極化曲線如右圖；

（2）由（1）極化曲線可知，在△ABC中

陽極反應的斜率

第五

章

思考題：

1.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，發生電學腐蝕的條件是<發生析氫腐蝕的體系包括標準電位負值很大的活潑金屬；大多數工程上使用的金屬，如Fe在酸性溶液中，正電性的金屬一般不會發生析氫腐蝕。但是當溶液之中含有絡合劑使金屬離子活度很低時正電性金屬也可能發生析氫腐蝕。析氫腐蝕的陰極反應和陽極反應都要受活化極化控制，其電極反應的阻力表現為交換電流密度的大小，比較電極反應的阻力，則只需比較交換電流密度。因為氫離子還原反應受活化極化控制，因此析氫反應符合Tafel公式:=a-blg

其中影響析氫反應動力的有a值，即與

有關，與材料本身及狀態，環境PH值等有關。所以綜合其影響因素有：pH值，溫度，及溶液中其他組分，金屬本身雜質，陰極還原面積，表面狀態等。

2.對受氧擴散控制的吸氧腐蝕體系，當id增加到一定程度，陰極反應將由濃度極化控制轉變為濃度極化與活化極化共同影響。這種控制特征的變化與電極金屬材料有什么關系？用極化圖進行分析。

答：在《id時，D2的還原反應受活化極化控制，當增加到約id時，還原反應受活化極化與濃度極化共同控制。當id增大到陽極極化曲線的交點，越出了氧化擴散控制電位，則自然狀態下陰極反應不再受濃度極化控制，如曲線3所示。與陽極極化曲線的交點在混合控制電位區間，必須考慮活化極化作用。在分析腐蝕速度的影響因素時，應包括氧化極限擴散電流密度id和還原反應交換電流密度兩方面。

3.(1)

在pH

=

0的除氧硫酸銅溶液中()，銅能否發生析氫腐蝕生成Cu2+？如果能發生，腐蝕傾向是多少伏？

(2)

在pH

=

10的除氧氰化鉀溶液中()，銅能否發生析氫腐蝕？如果能發生，腐蝕傾向是多少伏？

設腐蝕生成的[Cu(CN)2]-離子的活度等于10-4mol/L，已知電極反應

Cu

+

2CN-

=

[Cu(CN)2]-

+

e的標準電位E0

=

-0.446V。

解（1）由題意可知，銅的氧化反應為Cu=＋2e

查表知，銅電極反應的標準電位=0.337V

則銅的氧化反應的平衡電位為

Eea=＋ln/Cu

=0.337＋0.5×0.059×lg0.1

=0.3075V

又在PH=0的除氧硫酸銅溶液中有2＋2e

=

析氫反應的平衡電位Eec=＋ln/PH2

得Eec=－0.0591×PH=-0.0591×0=0V

由電位比較準則知Eea>

Eec，所以銅不可能發生析氫腐蝕生成。

（2）由題意可知，銅的氧化反應為

Cu＋2=＋e

該電極反應的標準電位=-0.446V

則銅氧化反應的平衡電位為

Eea=＋ln

/([

]×[

])

=-0.446＋0.0591lg/

=-0.647V

在PH=10的除氧硫酸銅溶液中有2＋2e

=

析氫反應的平衡電位Eec=－0.0591×PH=-0.0591×10=-0.591V

由電位比較準則知Eec>Eea，所以銅能發生析氫腐蝕。

其腐蝕傾向△E=Eec－Eea=-0.591-(-0.647)=0.056V=56mV

2.(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鹽酸溶液中，Fe表面上氫電極反應的i0

=

2.5×10-6A/cm2，在0.01mol/L

鹽酸溶液中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=nFexp(-Eec/)

兩邊同時去對數得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=常數，取=0.5

則有lg=k－PH＋0.5PH=

k－0.5PH

即氫電極反應交換電流密度與溶液PH值的關系式為

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

當為0.01mol/L

HCl溶液時

①不考慮活度，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考慮活度系數，在1mol/L

HCl溶液中活度系數為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，活度系數為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，不考慮活度系數==2.5×

A/cm2，考慮活度系數=2.65×

A/cm2。

（3）PH值改變一個單位時，=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

即當酸溶液PH值改變一個單位，氫電極反應Tafel的公式中的a的絕對值改變59mV。

3.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d

=

5×10-3cm。

解：（1）析氫反應

陰極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

吸氧反應＋＋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）氧消耗速度為：

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

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/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/cm2)

Fe

0.5mol/L

H2SO4

+0.46

200

Cr25不銹鋼

0.5mol/L

H2SO4

-0.18

25.4

Cr25Ni3不銹鋼

0.5mol/L

H2SO4

-0.11

2.0

（1）解：陰極反應：2H+

+

2e

H2

∴

查表可得：當硫酸溶液為0.5mol/L時，=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.對于Fe：

∴==2.17′10-10

(A/c

m2)

故∴+=200′+2.17′≈200=0.2

A/c

m2

②.對于Cr25不銹鋼：

∴==2.86′10-5

A/c

m2

故∴+=25.4′+2.86′≈

2.53

′

A/c

m2

③.對于Cr25Ni3銹鋼:

∴==7.87′10-6

A/c

m2

故∴+=2′+7.87′≈2′

A/c

m2

(2)

使鐵和不銹鋼鈍化時應滿足：

∴

查表可得：

①.對于Fe：

=

因為氧含量不能達到0.273mol/L,不能使Fe鈍化

②.對于Cr25不銹鋼=

要使Cr25不銹鋼鈍化，溶液中的氧含量至少應為3.46′10-2

mol/L

③.對于Cr25Ni3不銹鋼：

=

要使Cr25Ni3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，金屬可能發生活性溶解腐蝕，也可能鈍化。在陽極極化過程中由于發生析氧反應，使陰極電流密度，從而造成i+〈

0，表現為陰極電流，所以實測陽極極化曲線上將出現一段陰極極化電流區。

第七

章

1.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，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。

2.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。

3.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=2PdO的分解壓力==0.658atm

（1）在（850＋273.15）K時，1atm中的自由焓變化為：

△

G=RTln=(8.314×(850＋273.15)×ln)J/mol

=-3909.86

J/mol

=-3.91kJ/mol

因為=1atm>=0.658atm，所以△G=-3.91kJ/mol<0

根據自由焓準則可知金屬Pd在1atmO2中能被氧化。

（2）P空氣=0.21

atm

Pd在空氣中時有：

△

G=

RTln=(8.314×1123.15×ln)

=10664.7

J/mol

=10.66kJ/mol

因為△G＞0，根據自由焓準則知Pd在空氣中不能被氧化。

4.已知鋅發生高溫氧化時的P—B比等于1.55，鋅的密度為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=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)

根據=

可知=△/(st)=

(SD)/(St)=0.2559g/(㎡·h)

Zn發生氧化時減小的質量為:

△=SD

（—Zn減小的厚度）

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增加的質量為：

△=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為6.714×106

m。

第八章

1.氯離子活度對四種不銹鋼的擊穿點位Eb的影響分別為：

（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溶液中這4種不銹鋼的耐腐蝕性能的順序。

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)

因為擊穿點位越正，材料的耐腐蝕性越好，故在2mol/L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：

Cr17M12M02.5>

Cr26M01>Cr18Ni9

Cr17

（2）.在3%的的NaCl溶液中有:

設在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

2.金屬在酸溶液中發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（25℃）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？

（2）求縫外Fe表面陽極溶解電流密度和縫外Fe表面陽極溶解電流密度ia2的比值。

解：

(1)

縫內:Eec=-0.0591×3=-0.1773V

縫外:Eec=0V

所以Fe在酸溶液中發生析氫腐蝕，Eec隨溶液pH值增高而負移，因此縫內Fe表面電位負移，為腐蝕電池的陽極，縫外Fe表面的電位正移，為腐蝕電池的陰極。

(2)

溶液電阻不計時，則縫內表面（陽極）與縫外表面（陰極）相互極化，達到共同的極化點位Eg，按Tafel方程式，可以寫出縫內和縫外鐵表面的陽極溶液溶解電流密度：

（Ⅰ）縫內：，根據可知有：

所以：

（Ⅱ）縫外：

其中,分別是縫內，縫外反應物的濃度，，分別是縫內，縫外OH-的活度。

3.不銹鋼按組織分類可以分為哪幾類，各舉出他們的耐腐蝕性如何，并舉例。

答：不銹鋼按顯微組織的不同可以分為四種類型：鐵素體不銹鋼，馬氏體不銹鋼，奧氏體不銹鋼，沉淀硬化不銹鋼。

(1)

鐵素體不銹鋼：基本上是鐵鉻二元合金，其鉻含量在12%—30%之間，在許多的環境中具有優良的抗腐蝕性，但碳在鐵素體中的溶解度小，鉻在鐵素體中的擴散速度較大，從而熵溫冷卻時較易析出碳化鉻，形成晶界貧鉻區，使材料的抗腐蝕性降低。

如17%Cr，0.012%C的鐵素體不銹鋼在退火狀態的組織為等軸鐵素體晶粒，其中彌散分布有碳化物，碳化物的存在降低材料的抗腐蝕性，可通過在700—800攝氏度退貨時由于鉻比較快的有晶粒內部向晶界擴散從而消除貧鉻區，使晶間腐蝕性傾向降低。同時鐵素體不銹鋼耐氯化物應力腐蝕也較好。

（2）馬氏體不銹鋼：馬氏體不銹鋼基本上是在含12%—17%鉻的鐵鉻合金中，再加0.15%—1.0%的碳其抗腐蝕性不如鐵素體，如2CrB,3CrB,4CrB等。由于碳含量的增加，其耐腐蝕性下降，一般在弱腐蝕性介質中使用。

（3）奧氏體不銹鋼：基本上是鐵鎳鉻三元合金，其鉻含量約為16%—25%，鎳含量約為7%—20%，其抗腐蝕性通常比鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼好，如Cr18Ni19不銹鋼，在870—600攝氏度之間緩慢冷卻會引起喊鉻碳化物沿晶界沉淀從而產生晶間腐蝕，同時在其他條件下還會出現孔蝕，縫隙應力腐蝕等。可通過

一，提高鉻和鎳的含量；二，加入合金元素Mo,Cu,Si,Ti(或Nb)等；三，降低含碳量。

（4）沉淀硬化不銹鋼。其成分與奧氏體不銹鋼成分相近，所不同的是增加了鋁，鈮或鉭，這類鋼具有很高的強度，如17-4PHCooCr17M4Cu3,其耐腐蝕性與一般不銹鋼相同。

4.1Cr18Ni9不銹鋼和1Cr17不銹鋼的晶間腐蝕原理有何不同，采取什么熱處理方法可以消除晶間腐蝕的感性？

答：1Cr18Ni9不銹鋼屬奧氏體不銹鋼一類（按組分分），其在弱氧化環境中發生地晶間腐蝕可用貧鉻理論解釋，即當不銹鋼從固溶溫度冷卻下來時，碳屬于過飽和，受到敏化處理時，碳和鉻形成碳化鉻【(C，Fe)23C6型】，在晶界析出，使得晶粒處于晶界處的電化學性質存在差異，從而造成晶間腐蝕。

1Cr17為鐵素體不銹鋼，由于碳在鐵素體中的溶解度更小，但鉻在鐵素體中的擴散速度較大，使得別素體不銹鋼從高溫區快速冷卻時較易析出碳化物，形成晶界貧鉻區，造成晶間腐蝕。可采用的熱處理方法為退火（700—800攝氏度）來消除晶間腐蝕敏感性。

第四篇：5.3 金屬的防護和回收 教案

新教材實驗區化學教案（第五章）

第五章

第三節

金屬的防護和回收

【教學目標】

（一）知識與技能

1．復習和鞏固工業上冶煉生鐵和鋼的原理和方法。2．掌握鐵生銹的原因和防止鐵生銹的辦法。3．掌握廢金屬的回收利用。

（二）過程和方法

過程：

復習工業煉鐵和鋼的原理→探究鐵生銹的原因→防止鐵生銹的辦法→廢金屬的回收利用 方法：

實驗探究法、問題探究法

（三）情感態度與價值觀

1.認識到金屬生銹給國家帶來的損失。

2.讓學生知道學習化學的重要性，樹立學生的愛國熱情。【教學重點及難點】

重點：鐵生銹的原因及防止鐵生銹的辦法。難點：鐵生銹的原因。【教學過程】

[復習]：上節課我們學習了工業煉鐵和煉鋼的原理，請同學們回憶一下有關的知識。[回答]：學生回答

[習題評講]教材第124頁作業。[展示]：“煉鐵和鋼”的電影和原理

[過渡]：講述鋼鐵的用途，然后發問：面臨鋼鐵的最大問題是什么呢？ [回答]：學生齊生回答是鋼鐵的腐蝕。[展示]：鋼鐵生銹的圖片

[引入]：本節課研究的主要內容就是鐵生銹的原因和防治方法。首先，大家請拿出小組在一周前準備的“鐵生銹”實驗。

[實驗]：分別把鐵釘放入干燥空氣的試管、裝有水的試管、裝有上層有煤油的水的試管、裝有食鹽水的試管中，一周后，觀察發生生銹的情況。[展示]：展示鐵生銹的圖片

[交流]：學生結合自己的實驗和圖片，交流鐵生銹的原因。

生甲：鐵釘放在水中，浸沒部分生銹不嚴重，在空氣、水界處的鐵釘生銹較嚴重。

生乙：比較鐵釘放在水中和食鹽水中的生銹情況，在空氣、食鹽水界處的鐵釘生銹較嚴重。

生丙：鐵釘在干燥的空氣中沒有生銹。

生丁：浸沒在上層有煤油的水中的鐵釘生銹也不嚴重。[展示]：同學回答的結果，使其能更好地為探究鐵生銹的原因做好準備。

[講述]：同學們回答得很好，觀察非常仔細。那么根據上述現象，請同學們思考鐵生銹與哪些因 新教材實驗區化學教案（第五章）

素有關？

[交流]：學生交流并回答。

生甲：鐵釘生銹與水有關，因為放在潮濕空氣中的鐵易生銹，但放在干燥空氣中的鐵不易生銹。

生乙：鐵釘生銹與氧氣有關，有一半浸沒在水中和食鹽水中的鐵釘，生銹嚴重的都是空氣、水的界處。

生丙：在干燥的空氣中也有氧氣，但它不易生銹。所以，我認為鐵生銹應該與水、氧氣同時存在有關。

生戊：通過比較水中和食鹽水中鐵釘的生銹情況，我認為鐵釘生銹還與水的性質有關，如果在水中加入食鹽，則可能會加速鐵的生銹速度。[展示]：同學們回答的都很正確。展示鐵生銹的原因。[問題]：1.鐵銹的顏色是？其主要成分是？它是純凈物嗎？

2.氧化鐵能像鋁壺表面的氧化鋁膜一樣阻止鐵繼續生銹嗎？ [回答]：學生交流并回答。

[問題]：前面在講述滅火的原理就是要阻止可燃物滿足燃燒的三個條件。那么，如果要防止鐵生銹，則原理是什么呢？

[回答]：學生回答是要阻止鐵同時與氧氣、水接觸。

[講述]：那么，同學們想想日常生活中，我們是如何來防止鐵生銹的呢？ [回答]：學生交流后回答。

生甲：在鐵表面鍍上一層搪瓷，目的是為了不與氧氣或水接觸。

生乙：在油輪的表面經常要涂油漆，目的是為了阻止鐵和水接觸，防止生銹。

生丙：家用的菜刀，用完后通常要擦干或在刀表面涂一層油，目的是為了防止刀與水和氧氣接觸。

[展示]：防止金屬生銹的辦法。（視頻）[講述]：一旦發現金屬生銹了，該如何處理呢？

A方案：把鐵銹留在鐵的表面利用鐵銹作為保護膜； B方案：盡快去掉鐵銹，涂上其他保護膜。哪種方案是科學的呢？ [討論]學生討論并回答 [設問]如何去掉表面鐵銹呢？

[講述]在學生回答的基礎上講述：鐵銹和酸的反應。

[講述]萬一鐵制品的銹蝕程度太深，已經不能使用，也不能亂扔。要對廢金屬進行回收利用，原因是廢金屬會對人類的環境造成極大的污染。[展示]：廢金屬的回收利用。[指導閱讀]書本第128頁內容。[習題]：

1、某同學想弄清楚生銹是否必須同時有空氣和水，他將干凈的鐵釘放入A、B、C三支試管中，進行研究。

新教材實驗區化學教案（第五章）

1、如果提供：水、植物油、酒精燈、無銹鐵釘等物品，如何設計一個實驗來驗證鐵生銹的原因呢？在上圖的每支試管中畫出并標明所需的物質和用品。一周后，編號為____的試管中鐵釘最易生銹。

2、比較吐魯番盆地和海南島兩地，鐵生銹相對較慢的地區是__________，理由是：________________________。

3、書本第129頁習題。

第五篇：計算機病毒及防護教案

計算機病毒及防治教案

一、科目：計算機基礎

二、課題名稱：計算機病毒及防護

三、對象：高中

四、課型：新授課

五、課時：1課時

六、教學對象分析：

提到病毒，可能大家都聽說過各種各樣的病毒。對生物病毒的危害性大家都有所了解，也有些恐慌。而對計算機病毒不同的學生也有不同的了解，可能有些學生也遇到過計算機被病毒侵害了的情況。大家有電腦，那么大家都不希望自已的電腦被病毒襲擊。也就會去主動了解怎樣使自己的電腦不會中毒。

七、教學目標：

（一）、知識與技能：

1、使學生了解什么是計算機病毒。

2、掌握計算機病毒的基本特征。

3、了解常見病毒的癥狀，并能在因特網上找到解決辦法。

4、掌握計算機病毒的基本防治方法。

（二）、過程與方法：

1、通過教學網站培養學生的自主學習能力；通過小組交流討論，培養學生的合作交流能力。

2、掌握計算機病毒有效的防治方法，并應用到日常信息活動中去。

（三）、情感態度和價值：

1、提高學生防治電腦病毒的意識。

2、增強學生的信息安全意識和道德水平。

八、教學重點：

1、計算機病毒的基本識別方法。

2、樹立對計算機病毒的防范意識。

3、計算機病毒的防治方法。

九、教學難點：

1、撐握檢測與消除計算機病毒的操作技能。

十、教學方法：啟發式教學法、講授法、任務驅動法

十一、教學用具：粉筆、黑板、PPT

十二、教學過程：

（一）、導入新課：（5分鐘）

播放一段SARS、禽流感的專題片小片段。

當SARS、禽流感在人間肆虐橫行的時候，人們才意識到健康的重要。這些是危害人類健康的生物病毒。

提問：為什么這些生物病毒會引起人們那么大的恐慌呢？

這些病毒會導致人們生病，不容易醫治，并且傳播速度很快，影響范圍很大。

提問：剛才同學們能夠列舉出常見生物病毒的一些癥狀。那么你們聽說過計算機病毒嗎？你們所了解的計算機病毒是怎樣的呢？

有時候會聽到有人說：“我的電腦中毒了，我的東西不見了，怎樣辦？”一臉茫然、無賴、害怕的樣子。

（二）、講授新課：

1、計算機病毒的定義：

計算機病毒是一種人為制造的、隱藏在計算機系統的數據資源中的、能夠自我復制并進行傳播的程序。

計算機病毒是一種特殊的程序。由病毒程序引起的問題，屬于軟件故障，而不是硬件故障，諸如系統不能正常引導、程序不能正確執行、文件莫明其妙地丟失、打印機不能打印、磁盤不能使用等現象。

2、計算機病毒的特征： 提問：（1）、計算機感染病毒后會對計算機怎么樣？

——破壞性（主要表現在：占用系統資源，同時輕則出現異常顯示或聲響，破壞操作環境，重則破壞一部分乃至全部系統資源，如破壞文件，使數據丟失，甚至使整個磁盤“丟失”等）

提問：（2）、病毒程序在計算機內怎樣藏身呢？

——寄生性（計算機病毒寄生在其他程序之中，當執行這個程序時，病毒就起破壞作用，而在未啟動這個程序之前，它是不易被人發覺的。）提問：（3）、如果一個有病毒的U盤插到計算機上使用，計算機會感染病毒嗎？

——傳染性（主要表現在：運行過程中能夠進行自我復制，尋找適宜的介質或文件作為新的寄生對象，并且將病毒程序寄生到該介質或文件中去）提問：（4）、計算機感染病毒后立即發作嗎？

——潛伏性（主要表現在：可長時間進行傳播而不被人發現）

——隱蔽性（有的可以通過病毒軟件檢查出來，有的根本就查不出來，有的時隱時現、變化無常，這類病毒處理起來通常很困難。）提問：（5）、CHI病毒在什么時間發作？

——激發性（在特定的條件下被激活起來，去攻擊計算機系統，激發計算機的可以是特定的日期、時間、特定的字符或是特定的文件等）

計算機病毒不可能無原無故就跑到你電腦上了。那么同學們想想計算機病毒是怎樣傳播的呢？

3、計算機病毒傳播的途徑：

（1）移動的存儲設備： 如U盤、軟盤、光盤、移動硬盤等。

（2）通過網絡：這種傳染擴散極快, 能在很短時間內傳遍網絡上的機器。

提問：你們平常聽到的電腦中毒后會有哪些反應呢？

4、計算機感染病毒后的常見的癥狀：

（1）、屏幕顯示異常畫面或字符串，它們并不是由正常程序產生的；或者出現屏幕顯示混亂等現象。

（2）、揚聲器發出異常聲響或演奏樂曲，它們并不是由正常程序安排的。（3）、程序的運行時間顯著加長。（4）、文件發生不應有的變化，如文件長度突然增加，日期、時間被改變等，或者文件莫名其妙地丟失或被破壞。

（5）、本來可以工作的通用軟件突然不能工作或不能正常工作。（6）、系統突然自行重新引導。

（7）、在沒有安排向磁盤讀寫數據的情況下，磁盤的指示燈閃亮。（8）、打印機或其他外部設備突然工作不正常。

（9）、當用軟盤引導系統時，結果卻轉成實際上由C盤啟動，而軟盤已經插好在A驅動器上。

（10）、磁盤壞區突然增多，卷標自行變化。（11）、內存空間不應有的減少。（12）、系統無故死鎖。

（13）、硬盤（C盤）不能啟動系統。

提問：同學們，你們剛才知道了計算機病毒的傳播途徑，那么哪些方式可以預防病毒呢？

5、防治病毒的方法：

（1）、不要使用來歷不明的移動存儲設備，如U盤、軟盤、光盤等。（2）、不要從因特網上隨意下載來歷不明的程序和數據資料。（3）、接收到來歷不明的電子郵件不要輕易打開。（4）、使用殺毒軟件。（5）、使用防火墻。

（6）、及時對重要文件做備份。（7）、定期檢查系統。

6、常見病毒：

有CHI病毒、網游和網銀盜號木馬、SCO炸彈、變種R病毒等。

7、常見殺毒軟件：

有瑞星殺毒軟件、金山毒霸、360殺毒等。

8、歸納學習目標

十三、作業處理：

1、最近流行哪些病毒？其癥狀如何，我們應如何預防和清除？

十四、板書設計：

1、計算機病毒的定義

2、計算機病毒的特征：破壞性、寄生性、傳染性、潛伏性、隱蔽性、激發 性。

3、計算機病毒的傳播途徑

4、計算機感染病毒后的癥狀

5、計算機病毒的防治方法

6、常見的計算機病毒

7、常見殺毒軟件

十五、教學反思：