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1、1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vh，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。,表1 碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据,2. 镁在0.5mol/L NaCl 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Vh。（在25C时水的饱和蒸汽压为23.8mmHg）Mg=1.74 g/cm3,3. 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Vh。,1.（1）对碳钢在30
2、%HNO3( 25)中有： V=W/st =(18.7153-18.6739)/452(2040203403)0.000001 =0.4694g/ m2h 又有=m/V=18.7154/20400.003=7.798g/cm2h Vh=8.76V/ =8.760.4694/7.798=0.53mm/a 对铝在30%HNO3(25)中有： V=W铝/st =(16.1820-16.1347)/2(3040305405)4510-6 =0.3391g/h =m铝/V=16.1820/304050.001=2.697g/cm3 Vh=8.76V/ =8.760.3391/2.697=1.101mm/
3、a 说明：碳钢的V比铝大，而Vh比铝小，因为铝的密度比碳钢小。,2. 镁在0.5mol/L NaCl 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Vh。（在25C时水的饱和蒸汽压为23.8mmHg）,解：由题意得：该试样的表面积为： S=2(2020200.5200.5)10-6=84010-6 m2 压力P=760mmHg-23.8 mmHg =736.2 mmHg=98151.9Pa 根据PV=nRT 则有放出的氢气的物质的量为： n=PV/RT=98151.9330/8.315(252
4、73.15)=0.01307mol 又根据Mg 2 H = Mg 2+ +H2 Mg腐蚀的量为n(Mg)=0.01307mol 所以：V=nM(Mg)/St=0.0130724.3050/84010-6100=3.7817 g/ m2h 有： Vh=8.76V/ =8.763.7817/1.74=19.04mm/y,3. 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Vh。,解：由题意得： 根据V=M/ZFicor可知 V=（M/ZF）Icor/S =55.8450.550.001/226.840.0001=1.4326g/
5、 m2h 查表得 (Fe)=7.8g/ cm3 Vh=8.76V/d=8.761.4326/7.8=1.61mm/a,4.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。求： 原电池工作后阳极和阴极的电位差Ec Ea = ？ 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? 如果阳极和阴极都不极化，电流表指示应为多少？ 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
6、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？,解：由题意得： （1）：根据Ec-Ea=IR 则有：Ec-Ea=IR=0.15mA200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) =0.050.83-0.03=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=(0.0
7、50.83)/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-EcEa-Eoa)/ Icor=(0.88-0.03)/（0.1510-3）=5666.7 I=(Eoc-Eoa)/ (Pc+Pa)=(0.050.83)/5666.7=0.000155A,5. 某腐蚀体系的参数为： E 0a = -0.4V，E0c = 0.8V，Ecor = -0.2V。当R = 0
8、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？,解：由题可知：当R=0时有： Icor=(Eoc-Eoa)/ （Pc+Pa） Pc+Pa=(Eoc-Eoa)/ Icor=（0.8+0.4）/1010 -3 =120 Pc=(Eoc-Ec)/ Icor=(0.80.2)/ 1010 -3 =100 则有 Pa=120-100=20 因为PcPa，所以该电池属于阴极极化控制。 当欧姆电阻R=90时有： Icor = (Eoc-Eoa)/(Pc+Pa+R)=(0.8+0.4)/(120+90)=5.71mA 因为R与
9、Pc接近，所以该腐蚀电池为欧姆电阻和阴极极化共同控制。,6. 将铁置于饱和空气的碱溶液(pH = 10)中，按阳极反应为 Fe = Fe2+ + 2e Fe + 2OH- = Fe(OH)2 + 2e 计算腐蚀倾向，二者是否相同？为什么？,Ksp Fe(OH)2=1.8710-15 E Fe(OH)2 =-0.875V,解：在pH=10的碱溶液中，去极化还原反应为： O2+ 2H2O + 4e = 4 OH- Ee=E0（OH-/O2）+ (Po2/ ) =0.401 lg(0.21/ ) =0.627V 当阳极反应为Fe = Fe2+ + 2e 有Fe 2+ 2OH- =Fe(OH)2查得K
10、sp Fe(OH)2=1.8710-15 a(Fe 2+ )=Ksp Fe(OH)2 /a2(OH)=1.8710-15/10-8 =1.8710-7mol/L Eea= -0.4400.02955lg a(Fe 2+ ) = -0.4400.02955lg 1.8710-7 = -0.639V （2）当阳极反应为 Fe2 OH- =Fe(OH)22e 查表有E = -0.875V Ee=E0 + (1/a2(OH) = -0.8750.05916/2lg(1/10 -8) = -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。,7表面积为20cm2 的铁样品浸泡在pH=1的
11、除氧酸溶液中，经过50h试验，测得了铁样品的损失质量为0.1g，已知在铁的表面上析氢反应符合Tafel公式=-0.64-0.125lg|i|，的单位为V，i的单位为A/cm2 ，试计算： 样品厚度的减少h(mm); 铁电流的腐蚀电流密度icor(A/m2); 铁试样的腐蚀电位Ecor。,解：（1） 根据失重腐蚀V- = Vh=8.761/7.8=1.12 mm/y 有h= Vp.t=1.1250/(36524)=0.0064mm 即样品的厚度减少量为0.0064mm 或 h= 0.1/20/7.810=0.0064mm (2)根据 可知有： i= 阴极反应 2H+2e=H2 ， 当pH=1时其
12、平衡电位 Eec=-0.0591pH= -0.05911= -0.059 (V) 在腐蚀电位下，阴极反应过电位： c = Ecor Eec = -0.64 0.125 lgicor (V) 所以Ecor = -0.64 0.125 lgicor + Eec = -0.64 0.125（lg0.960610-4）0.059 = -0.197V (vs SHE),8.海水中的含氧量为3.2mg/L,求一年中锌的消耗量？（氧的扩散层厚度为10-2cm，扩散系数为D=1.910-5 cm2 /s,Zn的原子量为65.4）。,解：由题知有： 在海水中阴极反应为:O2+2H2O+4e=4OH- 在稳定条件
13、时有：|ic|=nFD 当减小到零时有| ic |=id=nFD =426.8A.h/mol1.910-5 cm2/s（3.20.001)/32 /10-2360010 =0.7332A/m2 icor=id=0.7332A/m2 查表得dZn=7.1g/cm3 Zn-2e=Zn2+ 有腐蚀深度Vh=8.76 =1.104mm/a,9. 对如下两个电极系统： Hg0.1mol/L HCl ， r = 0.796 Pt1mol/L H2SO4 分别进行阴极极化，测量数据列于表1。要求： (1) 分别画出在汞电极上和铂电极上析氢反应的阴极极化过电位曲线。 (2)图上求Tafel斜率bc和交换电流密
14、度i0。 (3)为了使电位偏离平衡电位 +10mV，需要通入多大的外加极化电流(取n = 1)？ 比较两个电极的极化性能。,极化曲线,对于Hg-0.1mol/LHCl有： 斜率 Tafel斜率bc = 0.117V 当|ic|取1时有 =-0.065-(-1.2665+0.242)= 0.960V，即氢过电位a = 0.960V 由塔菲尔公式：a=-blgi0 得： 0.960 = - 0.117lg i0 则：lg i0 =-7.265 即i0 =5.410-8 A/m2,对于Hg电极有：阴极反应：2H+2e-=H2 有r = 0.796 E=,对于Pt-1mol/L H2SO4 有： 斜率
15、 Tafel斜率bc = 0.112 V 从图中读得的数据当|ic|取1时,氢过电位a= 0.180V 0.180 = -0.112lg i0 得 i=40.46A/ m2 (3 ) 当极化值E=10mv时，属于微极化范畴， 由Fanardy方程式 ：i=/Rf Rf=RT/（i0nF） i= i0nF/RT 对于Hg-0.1mol/LHCl有： I =0.015.410-8 /0.0256 =2.110-8 A/m2 对于Pt-1mol/L H2SO4 有： iPt=/Rf =0.01/6.34610-4=16 A/m2,10. 铂电极在充氧的中性水溶液中进行阴极极化，电极表面发生氧离子化反应。利用氧离子化反应的动力学参数(bc = 0.110V，i0 = 1.19810-6 mA/cm2 = 1.19810-5A/m2)，计算当ic= 710-2 mA / cm2时，阴极极化过电位，其中浓度极化过电位浓和活化极化过电位活各占多大比例？ 扩散层厚度取 = 10-2cm，水中溶解氧浓度为3.2mg/L。 比较氢电极反应和氧电极反应的阴极
