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析氢腐蚀和金属腐蚀的本质及例题解析

析氢腐蚀和金属腐蚀的本质及例题解析

一、析氢腐蚀和金属腐蚀的本质

1、定义:金属腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

2、本质:金属原子本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应),即ceM−cexe−=ce{M^displaystyle{x}+}。

3、金属腐蚀的分类

根据金属或合金与接触的介质不同,金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。


化学腐蚀电化学腐蚀
含义金属与接触到的干燥气体(如ceO2、ceCl2、ceSO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀,叫做化学腐蚀不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀
电子转移情况金属将电子直接转移给有氧化性的物质较活泼的金属将电子通过导线转移给氧化性较强的物质
电流无电流产生有微弱的电流产生
举例铁与氯气直接反应而腐蚀,钢管被原油中的含硫化合物腐蚀等钢铁在潮湿的空气中生锈

相互关系:化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生,但电化学腐蚀更普遍。

4、电化学腐蚀的类型

根据电解质溶液的酸碱性不同,电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。以钢铁的腐蚀为例进行分析:在潮湿的空气里,钢铁表面形成了一层薄薄的水膜,这层水膜与ceFe、ceC形成了无数微小的原电池。在这些原电池里,铁是负极,碳是正极。

(1)析氢腐蚀

①条件:若电解质溶液酸性较强(溶有较多的来自空气的ceCO2、ceSO2、ceH2S等气体,ceH+浓度较大),则发生析氢腐蚀。

②电极反应

负极:ceFe−ce2e−xlongequal[]ceFe2+

正极:ce2H++ce2e−xlongequal[]ce{H2^}

总反应:ceFe+ce2H+xlongequal[]ceFe2++ce{H2^}

③结果:随c(ceH+)降低,c(ceOH−)增大,生成的ceFe2+与ceOH−形成ceFe(OH)2,生成的ceFe(OH)2被空气中的ceO2氧化成ceFe(OH)3,ceFe(OH)3脱去一部分水生成了铁锈,铁锈疏松地覆盖在钢铁表面且不能阻止钢铁继续被腐蚀。

(2)吸氧腐蚀

①条件:若电解质溶液酸性很弱或呈中性,但溶有一定量的氧气,则发生吸氧腐蚀。

②电极反应

负极:ce2Fe−ce4e−xlongequal[]ce2Fe2+

正极:ce2H2O+ceO2+ce4e−xlongequal[]ce4OH−

总反应:ce2Fe+ceO2+ce2H2Oxlongequal[]ce2Fe(OH)2

③结果:ceFe(OH)2继续与空气中的ceO2和ceH2O作用生成ceFe(OH)3,再进一步生成铁锈。

二、析氢腐蚀的相关例题

下列关于钢铁的析氢腐蚀的说法中正确的是___

A.铁为正极

B.碳为正极

C.溶液中的氢离子浓度不变

D.析氢腐蚀在任何溶液中都会发生

答案:B

解析:钢铁在酸性条件下发生析氢腐蚀,发生析氢腐蚀时铁和碳分别作负极和正极,正极消耗ceH+,使ceH+的浓度减小,B正确。

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