西工大与西安交大期末复习考研备考 金属的腐蚀与防止

1、大学化学大学化学2(1) 确定金属的活动性顺序确定金属的活动性顺序试确定金属试确定金属Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Zn、Pb在水溶液中的活在水溶液中的活动性顺序。动性顺序。查标准电极查标准电极电势表得：电势表得：由以上数据可知，活动性顺序为：由以上数据可知，活动性顺序为：MnZnCrFeCoNiPbVPbPbVZnZnVMnMnVCrCrVNiNiVCoCoVFeFe126. 0)/(763. 0)/(18. 1)/(74. 0)/(246. 0)/(277. 0)/(440. 0)/(22232223M活泼活泼: 溶解溶解 沉积沉积 （2）判断氧化剂和还原剂的相对强弱）判断氧化剂和还原剂的

2、相对强弱 氧化态氧化态 + ne- - 还原态还原态 q q/V- -3.045- -0.763 0.000 0.337 1.36 2.87Li+ + e- - LiZn2+ + 2e- - Zn 2H+ + 2e- - H2Cu2+ + 2e- - Cu Cl2 + 2e- - 2Cl- - F2 + 2e- - 2F- - 氧氧化化态态的的氧氧化化性性增增强强还还原原态态的的还还原原性性增增强强标准电极电势越正，电对的氧化态是越强的氧化剂，还原态是越弱的还原剂；标准电极电势越负，电对的还原态是越强的还原剂，氧化态是越弱的氧化剂。4 I2/I- I2 (s) + 2e- = 2I- +0.5

3、35 (aq) + e- = (l) + 2e- = 25例题：例题： 289 K289 K时时, , 下列下列3 3个电对中个电对中, , 在标准态下哪个是最在标准态下哪个是最强的氧化剂？若强的氧化剂？若MnOMnO4 4- -改在改在pH=5.00pH=5.00的条件下的条件下, , 它们的氧化剂它们的氧化剂相对强弱将发生怎样的改变？已知相对强弱将发生怎样的改变？已知q qMnO4MnO4- -/Mn2+/Mn2+=+1.507V=+1.507V； q qBr2/Br- Br2/Br- = +1.066V= +1.066V； q qI2/I-I2/I-= +0.5355V= +0.5355

4、V。解解: (1) 因为因为 q q(MnO4-/Mn2+) q q (Br2/Br- ) q q ( I2/I-) 所以所以 MnO4-是最强的氧化剂，是最强的氧化剂， (2) MnO4-在在pH=5.00的溶液中时，的溶液中时，cH+=110-5。6 q qBr2/Br- q qMnO4-/Mn2+ q qI2/I- 所以：所以： 242MnO8H5eMn4H O)Mn( c)H( c )MnO( clgn059. 0)Mn/MnO()Mn/MnO(2842424V034. 1)101lg(5059. 0V507. 1857（3）判断氧化还原反应进行的方向）判断氧化还原反应进行的方向恒温恒

5、压下，化学反应自发进行的判据为恒温恒压下，化学反应自发进行的判据为 rGm0nEFGmr0Gmr0E 化学反应自发进行化学反应自发进行0G0)()(Emr反应自发进行反应自发进行0G0)()(Emr反应不能自发进行反应不能自发进行氧化还原反应的方向是向着强的还原剂和强的氧化氧化还原反应的方向是向着强的还原剂和强的氧化剂生成弱的还原剂和弱的氧化剂的方向自发进行。剂生成弱的还原剂和弱的氧化剂的方向自发进行。8 试判断反应：试判断反应： (1)在在25时的标准状态下能否向右自发进行？时的标准状态下能否向右自发进行？ (2)实验室中为什么能用固体二氧化锰与浓盐酸制取氯气？实验室中为什么能用固体二氧化锰

6、与浓盐酸制取氯气？查标准电极电势表得查标准电极电势表得：Question 1Question 12( )4()MnO sHCl aq222()( )2( )MnCl aqClgH O l标准状态下不能自发向右进行标准状态下不能自发向右进行VClClgCleaqClVMnMnOlOHaqMneaqHsMnO360. 1)/()(2)(2)(229. 1)/()(2)(22)(4)()(22222220131. 0)/()/(222VClClMnMnOE9若用浓盐酸，体系中，若用浓盐酸，体系中，1212()()12,()1.0, ()100c Hc Clmol Lc Mnmol Lp ClkPa假

7、定VMncHcMnMnOMnMnO36. 1)()(lg20592. 0)/()/(242222VcppClClClClClCl30. 1/lg20592. 0)/()/(2222006. 0)/()/(222VClClMnMnOE10（4）计算氧化还原反应的平衡常数）计算氧化还原反应的平衡常数0592. 0ln15.298lnln)()(nEKkRTFnEKKRTrGmFnErGmE11Solution 计算反应：计算反应：在在298K时的标准平衡常数；如果反应开始时，时的标准平衡常数；如果反应开始时，查标准电极电势表得查标准电极电势表得：Question 2Question 222( )(

8、)( )()Sn sPbaqPb sSnaq122(2 )2.0,c PbmolLSnPb 求平衡时和的浓度VSnSnaqSnesSnVPbPbsPbeaqPb1375. 0)/()(2)(1262. 0)/()(2)() 1 (2222VSnSnPbPbE113. 0)/()/(2212298.1520.113lg0.380.05920.05922.40MFKnEKKqqq时22( )()( )()Sn sPbaqPb sSnaq（2）设平衡时）设平衡时12)(LxmolSnc1/molL初始浓度2.001/molL平衡浓度2.0-xx12.401.42.0 xKxmolLxq，13（5）计

9、算原电池的电动势）计算原电池的电动势标准状态下：非标准状态下：nEFrGmE)()(FnErGmE)()(1425时，将银插入时，将银插入0.1 moldm-3 AgNO3溶液中，镍溶液中，镍插入插入0.05 moldm-3 NiSO4溶液中，组成原电池。已溶液中，组成原电池。已知知（Ag+/Ag）=+0.800V，（Ni2+/Ni）=-0.257V(1)写出原电池符号；写出原电池符号；(2)写出两极反应式和电池反应式；写出两极反应式和电池反应式；(3)计算原电池电动势；计算原电池电动势；153.3 3.3 金属的腐蚀与防止金属的腐蚀与防止1617腐蚀造成的危害性腐蚀造成的危害性 造成国民经济

10、的巨大损失。造成国民经济的巨大损失。 造成重大事故和严重的环境污染。造成重大事故和严重的环境污染。 腐蚀阻碍着高新技术和国防科学腐蚀阻碍着高新技术和国防科学技术的发展。技术的发展。全球每年因腐蚀损失高达全球每年因腐蚀损失高达70007000亿美元亿美元, ,占各国国民占各国国民生产总值生产总值 (GDP) 2%(GDP) 2%4%,4%,为地震、台风、水灾为地震、台风、水灾等自然灾害综合损失的等自然灾害综合损失的6 6倍倍19851985年年, ,日本一架波音日本一架波音747747飞机飞机由于构件的应力腐蚀断裂而坠由于构件的应力腐蚀断裂而坠毁毁, ,造成造成500500多人遇难。多人遇难。1

11、9791979年年, ,我国某市液化石油气储罐应力我国某市液化石油气储罐应力腐蚀爆炸起火腐蚀爆炸起火, ,造成几十人造成几十人 伤亡伤亡美国阿波罗登月飞船美国阿波罗登月飞船, ,贮存高能贮存高能燃料燃料NN2 2OO4 4的钛合金高压容器曾的钛合金高压容器曾发生应力腐蚀破裂发生应力腐蚀破裂, ,研究发现是研究发现是由于由于 NN2 2OO4 4含有微量氧造成的含有微量氧造成的, ,经加入经加入0.6%0.6%的的NONO之后才得以之后才得以解决解决18金属的腐蚀金属的腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀金属的防护金属的防护覆盖保护层法覆盖保护层法阳极保护法阳极保护法缓释剂法缓释剂法金属的腐

12、蚀与防护金属的腐蚀与防护19化学腐蚀化学腐蚀 定义：定义：金属与周围介质直接发生氧化还原反金属与周围介质直接发生氧化还原反应，不产生电流，单纯由化学作用而引起的应，不产生电流，单纯由化学作用而引起的腐蚀；腐蚀； 发生场所：发生场所：非电解质溶液中或干燥的气体中，非电解质溶液中或干燥的气体中，如干燥空气中的如干燥空气中的O2，H2S，SO2，Cl2等物质等物质与电气、机械设备中的金属接触时，在金属与电气、机械设备中的金属接触时，在金属表面生成相应的氧化物、硫化物、氯化物等；表面生成相应的氧化物、硫化物、氯化物等； 如：如：223432AlOAl O20 例如：例如： 高温水蒸气对锅炉的腐蚀高温水

13、蒸气对锅炉的腐蚀2222322342233344FeH OFeOHFeH OFe OHFeH OFe OH - - 高温水蒸气和钢铁的脱碳与氢脆高温水蒸气和钢铁的脱碳与氢脆322( )3( )( )Fe CH O gFeCO gHg化学腐蚀化学腐蚀21电化学腐蚀电化学腐蚀 金属与周围介质形成原电池引起电流而发生电金属与周围介质形成原电池引起电流而发生电化学作用引起的腐蚀称为化学作用引起的腐蚀称为； 发生场所：发生场所：电解质溶液中，如铜片放入海水中电解质溶液中，如铜片放入海水中而引起腐蚀，钢筋受到酸雨的腐蚀等；而引起腐蚀，钢筋受到酸雨的腐蚀等； 分类：分类： 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀

14、但都是阳极的金属被腐蚀。但都是阳极的金属被腐蚀。22析氢腐蚀析氢腐蚀 在腐蚀过程中有氢气析出，在腐蚀过程中有氢气析出，称为析氢腐蚀；称为析氢腐蚀； 阳极阳极(Fe)Fe-2e=Fe2+Fe2+2OH- =Fe(OH)2 阴极阴极(杂质杂质)2H+2e =H2 总反应：总反应：Fe+2H+ =Fe2+H2 析氢腐蚀主要发生在酸性无氧介质中析氢腐蚀主要发生在酸性无氧介质中23吸氧腐蚀吸氧腐蚀 在中性或弱酸性氧气充足的介质中发生在中性或弱酸性氧气充足的介质中发生“吸吸收收”氧气的电化学腐蚀，氧气的电化学腐蚀，称为吸氧腐蚀；称为吸氧腐蚀； 阳极阳极(Fe) 阴极阴极(杂质杂质) 总反应总反应22-42

15、FeeFe -22244OH OeOH 222222()FeOH OFe OHFe2O3xH2OO224差异充气腐蚀差异充气腐蚀由于金属表面氧气分布不均匀而引起的腐蚀，属于吸由于金属表面氧气分布不均匀而引起的腐蚀，属于吸氧腐蚀的一种。氧腐蚀的一种。22244OH OeOH 2224()/0.059(/)(/)lg4 ()/p OpE OOHEOOHc OHcq qq qq q 25金属腐蚀的防护与利用金属腐蚀的防护与利用 覆盖层保护法覆盖层保护法 钝化膜保护层钝化膜保护层 氧化膜氧化膜 磷化膜磷化膜 金属保护层金属保护层 电镀电镀 化学镀化学镀 喷镀喷镀 非金属层非金属层 搪瓷、防锈漆等搪瓷、防锈漆等26 电化学保护法电化学保护法 牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法 外加电流保护法外加电流保护法e-船体锌块（阳极） 铁壳（阴极）金属腐蚀的防护与利用金属腐