第三章 电化学基础.ppt

电 化 学 基 础 第一节 原电池和电极电势 第二节 电解 第三节 金属的腐蚀和防止 第一节 原电池和电极电势 氧化还原反应的能量变化 原电池的组成和电极电势 电极电势 电极电势的应用 例: 将NaCl (或KCl)加入到Ag+/Ag电极中，并使溶液中的 c(Cl–) = 1.0 mol·L–1, 求?(Ag+/Ag) = ? 解: 半反应式 Ag+ + e- = Ag 第二节 电 解 电解池与电解反应 分解电压 电极的极化与超电势 电解产物的一般规律 第三节 金属的腐蚀与防止 腐蚀的分类及其机理 化学腐蚀 电化学腐蚀 影响金属腐蚀的因素 金属腐蚀的防止 1975年美国芝加哥一个大的炼油厂一根15cm的不锈钢弯管破裂引起爆炸和火灾，停车6周，这次腐蚀事故总维修费50万美元，停车造成的税收损失高达500万美元。 美国：1949年 55亿美元 1960～1969年 150～200亿美元 1975年 700亿美元 1982年 1269亿美元 1995年 8000亿美元 英国：1969年 13.65亿英镑（27.3亿美元） 腐蚀的分类 按环境分类： 大气腐蚀 土壤腐蚀 海水腐蚀 高温气体腐蚀 化工介质腐蚀 按形态分类： 局部腐蚀 全面腐蚀 按相互作用的性质： 电化学腐蚀 化学腐蚀 氢蚀： 温度超过200~300℃，压力高于30.4 MPa时，氢将对钢产生显著作用，导致氢脆、脱碳、CH4生成，钢剧烈脆化，造成氢蚀。 铸铁的肿胀：腐蚀性气体沿晶界、石墨夹杂物和细微裂缝渗入到铸铁内部，发生氧化作用，铸铁体积变大，产生肿胀，其强度大大降低。 脱碳：脱碳是指在腐蚀过程中，与氧化皮层相连的内层渗碳体Fe3C与介质中的氧、氢、二氧化碳、水等作用使渗碳体减少，生成的气体降低了膜的保护作用； 材料性能降低。 铁锈的组成 铁在酸性介质中只能氧化成二价铁： 二价铁被空气中的氧气氧化成三价铁，三价铁在水溶液中生成 沉淀， 又可能部分失水生成 。 所以铁锈是一个由 等化合物组成的疏松的混杂物质。 结论:只要有金属的地方腐蚀现象无处不在 （1）析氢腐蚀 酸性介质中，金属受腐蚀的同时析出H2，称为析氢腐蚀。即：阴极反应是氢气析出的腐蚀称之。 如，Fe浸在无氧的酸性介质中（如钢铁酸洗时）： 阳极（Fe）： Fe –2e = Fe2+ 阴极（C或杂质）： 2H+ + 2e = H2(g) 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2(g) （2）吸氧腐蚀 ： 阴极反应是吸收氧气的腐蚀称吸氧腐蚀。 由于氢超电势的影响，中性介质中难以发生析氢腐蚀。在pH接近中性条件，金属主要进行吸氧腐蚀。 阳极（Fe）： 2Fe –4e = 2Fe2+ - 阴极（杂质）： O2 + 2H2O + 4e = 4OH- 总反应： 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2(s) 一般条件下，E(O2/OH-) E(H+/H2)。大多数金属电极电势低于E(O2/OH-)，所以很多金属都可能发生吸氧腐蚀，甚至在酸性介质中，金属发生析氢腐蚀的同时，有氧存在时也会发生吸氧腐蚀。 由于金属处在含氧量不同的介质中引起的腐蚀。 （3） 差异充气腐蚀  钢管的差异充气腐蚀 差异充气腐蚀是由于金属处在含氧量不同的介质中引起的腐蚀，其本质仍属于吸氧腐蚀。 O2 + 2H2O + 4e → 4OH- = p(O2)大的部位， 值大； 值小。 p(O2)小的部位， 阴极 阳极 腐蚀 图钉背面易生锈 例：当KMnO4加入到NaCl溶液中，紫红色并不消失。若加H2SO4,紫红色便会褪去。问：欲使KMnO4的紫红色被NaCl褪去，pH应在什么范围内？设[Cl-]= 1.0mol·L-1， p(Cl2) = 1.0 ×105 Pa, [MnO4-] = 1.0 mol·L-1， [Mn2+] = 1.0 ×10-5mol·L-1， φ? (Cl2/Cl-) = 1.3595V；φ? (MnO4-/Mn2+) = 1.491V。 解： MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O