金属腐蚀理论和腐蚀控制答案解析Word文件下载.docx

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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

对铝在30%HNO3（25℃）中有：

Vˉ=△Wˉ铝/st

=（16.1820-16.1347）/2×

（30×

40＋30×

5＋40×

5）×

45×

10-6

=0.3391g/㎡∙h

d=m铝/v=16.1820/30×

5×

0.001=2.697g/cm3

说明：

碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。

（2）对不锈钢在20%HNO3（25℃）有：

表面积S=2π×

＋2π×

0.015×

0.004=0.00179m2

Vˉ=△Wˉ/st=（22.3367-22.2743）/0.00179×

400=0.08715g/m2∙h

试样体积为：

V=π×

1.52×

0.4=2.827cm3

d=W/V=22.3367/2.827=7.901g/cm3

0.08715/7.901=0.097mm/y

对铝有：

0.02×

0.005=0.00314m2

Vˉ=△Wˉ/st=（16.9646-16.9151）/0.00314×

20=0.7882g/m2∙h

×

0.5=6.28cm3

d=W/V=16.9646/6.28=2.701g/cm3

0.7882/2.701=2.56mm/y

试样在98%HNO3（85℃）时有：

对不锈钢：

=（22.3367-22.2906）/0.00179×

2=12.8771g/m2∙h

12.8771/7.901=14.28mm/y

对铝：

Vˉ=△Wˉ/st=（16.9646-16.9250）/0.00314×

40=0.3153g/m2∙h

0.3153/2.701=1.02mm/y

硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。

3.镁在0.5mol/LNaCl溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。

试验温度25C，压力760mmHg；

试样尺寸为20200.5（mm）的薄板。

计算镁试样的失重腐蚀速度Vp。

（在25C时水的饱和蒸汽压为23.8mmHg）

该试样的表面积为：

S=2×

20＋20×

0.5＋20×

0.5）×

=840×

m2

压力P=760mmHg-23.8mmHg=736.2mmHg=98151.9Pa

根据PV=nRT则有放出的氢气的物质的量为：

n=PV/RT=98151.9×

330×

/8.315×

（25＋273.15）=0.01307mol

又根据Mg＋2—>

＋

Mg腐蚀的量为n（Mg）=0.01307mol

所以：

Vˉ=nM（Mg）/St=0.01307×

24.3050/840×

100=3.7817g/m2∙h

查表得：

dMg=1.74g/cm3

有：

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×

3.7817/1.74=19.04mm/y

4.表面积4cm2的铁试样，浸泡在5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为Icor=0.55mA。

计算铁试样的腐蚀速度V-和Vp。

根据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

1.4326/7.8=1.61mm/y

即铁试样的腐蚀速度Vˉ=1.4326g/㎡*hVp=1.61mm/y

第二章

1.将铜片和锌片插在3%NaCl溶液中，测得铜片和锌片未接通时的电位分别为+0.05V和–0.83V。

当用导线通过电流表把铜片和锌片接通，原电池开始工作，电流表指示的稳定电流为0.15mA。

已知电路的欧姆电阻为200。

（1）原电池工作后阳极和阴极的电位差Ec–Ea=？

（2）阳极极化值Ea与阴极极化值Ec的绝对值之和Ea+Ec等于多少?

（3）如果阳极和阴极都不极化，电流表指示应为多少？

（4）如果使用零电阻电流表，且溶液电阻可以忽略不计，那么电流达到稳态后，阳极与阴极的电位差Ec–Ea、阳极极化值与阴极极化值的绝对值之和Ea+Ec等于多少？

电流表的指示又为多少？

（1）：

根据Ec-Ea=IR则有：

Ec-Ea=IR=0.51mA×

200欧=30mV=0.03V

即原电池工作后阳极和阴极的电压差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

即阳极极化值△Ea与阴极极化值△Ec的绝对值之和为0.85V。

（3）：

如果阳极和阴极都不极化，则有Pc=0，Pa=0

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

即电流表指示应为4.4mA。

（4）：

当使用零电阻电流表时有，阳极与阴极的电位差Ec=Ea，则有：

电位差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.某腐蚀体系的参数为：

E0a=-0.4V，E0c=0.8V，Ecor=-0.2V。

当R=0时，Icor=10mA，该腐蚀电池属于什么控制类型？

如果欧姆电阻R=90，那么Icor=？

腐蚀电池又属于什么控制类型？

由题可知：

当R=0时有：

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

则有Pa=120-100=20Ω

因为Pc>

>

Pa，所以该电池属于阳极极化控制。

当欧姆电阻R=90Ω时有：

=（Eoc-Eoa）/（Pc+Pa+R）=（0.8+0.4）/（120+90）=5.71mA

因为R与Pc接近，所以该腐蚀电池为欧姆电阻和阳极极化共同控制。

第三章

1.在下列情况下，氧电极反应的平衡电位如何变化：

（1）温度升高10C（取Po2=1atm，pH=7）。

（2）氧压力增大到原来的10倍（温度25C）。

（3）溶液pH值下降1单位（温度25C）。

在中性溶液中，阴极的反应为：

O2+2H2O+4=4OH-

其平衡位则为Ee=E0（OH-/O2）+㏑（Po2/-）

（1）当温度升高10℃后有：

Ee=E0（OH-/O2）+×

㏑（Po2/-）

=E+㏑（Po2/）+㏑Po2/-

则平衡电位变化量△Ee1=Ee’-Ee=㏑（Po2/-）

=㏑Po2－㏑-

又因㏑=2.3lg，则有lg=pH－14

△Ee1=10×

8.314/（4×

96500）×

㏑Po2-10×

96500）×

2.3×

（7-14）

=0+0.01387=0.0139V>

即：

温度升高10℃后平衡电位正移0.0139V。

（2）当氧压力增加到原来的10倍时

=E＋㏑（10Po2/）=E＋ln10＋㏑（Po2/-）

△E2=Ee’’－Ee=ln10

=（8.314×

298.15）/（4×

2.3

=0.0148V>

即氧压力增大到原来的10倍时有氧电极平衡电位正移0.0148V

（3）当溶液pH值下降1时有

=E＋㏑（Po2/-）=E＋lnPo2－㏑-

ΔE3=Ee’’’－Ee=E＋lnPo2－㏑－（E＋lnPo2－㏑）

=2.3（－14）＋2.3（pH－14）

=×

2.3==0.0591V>

即pH值下降1个单位，氧电压反应平衡电位正移0.0591V。

2.将铁置于饱和空气的碱溶液（pH=10）中，按阳极反应为

（1）Fe+Fe2++2e

（2）Fe+2OH-=Fe（OH）2+2e

计算腐蚀倾向，二者是否相同？

为什么？

在pH=10的碱溶液中，去极化还原反应为：

O2+2H2O+4=4

Ee=E0（OH-/O2）+㏑（Po2/-）

=0.401＋lg（0.21/）

=0.627V

（1）当阳极反应为Fe=＋2

有＋2=Fe（OH）2↓

查得KspFe（OH）2=1.87×

a（）=KspFe（OH）/a=1.87×

/=1.87×

mol/L

由：

Fe=＋2

又有Eea=-0.440＋0.02955lga（）

=-0.440＋0.02955lg1.8×

=-0.639V

（2）当阳极反应为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×

2.3lg

=-0.639V

综上则有两种计算所得结果相同，即二者的腐蚀倾向一样。

3.将两根铜棒分别浸于0.01mol/LCuSO4溶液和0.5mol/LCuSO4溶液，组成一个金属离子浓差电池。

（1）哪一根铜棒是阳极，哪一根铜棒是阴极？

（2）写出阳极反应和阴极反应，计算其平衡电位。

该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是多少伏？

（1）铜棒在0.01mol/LCuSO4溶液中时有：

Cu=＋2

查表得：

γ（）=0.41

又根据=E0＋㏑a（）

=0.337＋lg（0.01×

0.41）=0.266V

当铜棒在0.5mol/LCuSO4溶液中时有：

γ（）=0.0668

=E0＋㏑a（）’

=0.337＋lg（0.5×

0.0668）

=0.293V

因为<

，即铜在0.01mol/LCuSO4溶液中的电位比在0.5mol/LCuSO4溶液中电位低。

故有铜在0.01mol/LCuSO4溶液中作阳极，而在0.5mol/LCuSO4溶液中的铜棒作阴极。

（2）阳极反应：

其平衡电位Eea=0.266V

阴极反应＋2=Cu，其平衡电位=0