《金属腐蚀与防护课后习题陈颖敏 李志勇编.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属腐蚀与防护课后习题陈颖敏 李志勇编.（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、(icorr单位：Acm-2) 第一章（p12) 5. 已知铁在一定介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2,求其腐蚀速 度V-和Vt（铁=7.87g/cm2）。铁在此介质中是否发生腐蚀。 解： 可见, Vt在0.050.5 mm/a , 由表1-3知，Cu 的耐蚀性良好 。 7. 表面积为20cm2的铜试样，试验前称重为41.5334g，放入一定介质中 2h（生成Cu2O)，去除腐蚀产物后，称其重为41.5330g。试用耐蚀性四级标 准评定铜的耐蚀性。 解： 第二章（P31) 解： 在无氧酸中，E0Cu2+/Cu = +0.337 E02H+/H2 = 0 Cu不发生腐蚀； 在含氧酸中， E
2、0Cu2+/Cu EFe2+/Fe E电 = + 0.815 - (-0.463) = +1.278(V) 0 故发生耗氧腐蚀。 13.铜电极和氢电极（PH2=2atm）浸在Cu2+ 活度为1且pH=1的CuSO4 溶液中组成电池，25C，求该电池的电动势，并判断电池的极性。 解：已知E0Cu=+0.337V, aCu=1 已知PH2=2atm, pH=1(aH=10-1) E电=+0.337-(-0.029)=+0.3665(V) 铜电极为正极，氢电极为负极。 第三章（P50) 解: 已知pH=2, Ecorr = -0.64V(相对饱和Cu/Cu2+） 饱和Cu/Cu2+的E = + 0.
3、32V 故Ecorr= -0.64 + 0.32 = -0.32 V(SHE) E 0,C = EH+/H2 = -0.059 pH=-0.0592=-0.118(V) C= Ecorr- E 0,C = -0.32 - (-0.118) = -0.202 (V) 根据=0.7 + 0.1 lgi 可求出lgicorr 8.低碳刚在pH2的无氧水溶液中，腐蚀电位为-0.64V（相对 饱和Cu/CuSO4电极）。对于同样钢的氢过电位（单位为V）遵循 下列关系：0.7+0.1lgi，式中i的单位为Acm-2。假定所有钢表 面近似作为阴极，计算腐蚀速度（mma-1)。 9. 25C时，浓度为0.5M
4、的硫酸溶液以0.2m/s的流速通过铁管，假定所 有铁表面作为阴极，Tafel斜率为0.100V，而且Fe/Fe2+和氢在铁上的交换电 密分别为10-3A/m2 和10-2A/m2 ，求铁管的腐蚀电位和腐蚀速度。按 Fe2+ =10-6M估算 已知C=0.5M, b=0.100V, iFe0= 10-3A/m2 iH0=10-2A/m2 因不知icorr ,所以忽略a ,可用E0,a 估算 Ecorr ,即E0,a =Ecorr EFe=E0Fe 解：求出此腐蚀体系中阳、阴极反应的平衡电位。 阳极反应: Fe Fe2+2e 已知， EFe2+/Fe = -0.44 (V), 3%NaCl溶液为中
5、性，pH=7, OH-=10-7M, Fe2+与OH-相遇，当Fe2+OH-2 KspFe(OH)2 时会生成Fe(OH)2沉淀: Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 已知， KspFe(OH)2 = 1.65 10-15 即 Fe2+OH-2 = 1.65 10-15 10. 25oC时，铁在3NaCl水溶液中腐蚀，欧姆电阻很小，可忽略不 计。测得其腐蚀电位Ecorr-0.544V（SCE)，试计算该腐蚀体系中阴、阳 极控制速度。KspFe(OH)2 = 1.65 10-15 ， EFe2+/Fe = -0.44 (V) 阴极反应为 ： O2 + H2O +4e 4OH- 大气中PO
6、2 = 0.21atm 已知 E0O2/OH -= +0.401V (SHE) 所以 因为测得Fe在该腐蚀体系中的Ecorr = -0.544 (SCE) 而饱和甘汞电极的电位为0.242V(SHE) 故 Ecorr = -0.544 +0.242 = -0.302V(SHE) （需将Ecorr(SCE)换成Ecorr(SHE） 阴、阳极控制程度： 阴极： 阳极： 可得在Ecorr下阴、阳极过电位： c = EO2/OH -Ecorr=0.805 (-0.302)= 1.107 (V) a = Ecorr- EFe2+/Fe = - 0.302 (-0.463)= 0.161(V) 11. 下
7、列数据为钢样在约10mol/L HCl溶液中（有缓蚀剂）的电流电位 关系。作iE和lgiE图，写出阴极反应和阳极反应，分别求其交换电流密 度（溶液中的Fe210-1mol/L），确定钢在HCl溶液中的腐蚀电位和腐蚀电 流，并求出腐蚀速度。 阴极极化： +E（mV,对SCE)406410420430440450460 i（A/cm2)02.25.614243444 470480490500510520 54667889104119 -E（mV,对SCE)406404400396390380370 i（A/cm2)02.55.27.711.42234 36035034033032031030029
8、0280 47577282102120140161186 阳极极化： 11.解： Ei图和Elg i 图 阴极反应 ：2H+ + 2e H2 阳极反应 : Fe Fe2+ +2e 由Elg i 图可知 Ecorr= 406mv 与之相应的 lg i = 1.3 所以icorr= 20(A/cm2) 图 第四章（P62） 解：因为EH+/H2= -0.059pH = -0.413(V) (pH=7) EO2/OH- =1.229 - 0.059 pH =+0.814(V ) (pH=7) 要发生析H2腐蚀，必须EH+/H2 ECu2+/Cu， 但EH+/H2 ECu2+/Cu ,符合耗氧腐蚀条件
9、，故可发生 耗氧腐蚀。 9. 已知ECu2+/Cu=+0.34V（25oC），在溶液中，为什么铜可能发生耗 氧腐蚀，并不会发生析氢腐蚀？ 阴极反应： 2H+ + 2e H2 EH+/H2 = - 0.059pH = - 0.413（V） (pH=7) 显然 , EH+/H2 EFe2+/Fe ，会发生析H2腐蚀 。 解：阳极反应 ： Fe Fe2+ + 2e (25) 10.在中性溶液中，Fe2+浓度为10-6M，温度为 25oC,在此条件下铁是 否发生析氢腐蚀 (25) 解：阳极反应： Sn Sn2+ + 2e 阴极反应： 2H+ +2e H2 EH+/H2 = 0.059pH = 0.41
10、3(V) (pH=7) EH+/H2 ESn2+/Sn 即0.059pH0.313， pH0.313/(0.059), pH5.3 所以 Sn在pH5.3的溶液中才发生析H2腐蚀。 11. 在pH=7的中性溶液中，Sn2+=10-6mol/L，温度为25oC，试问Sn是否发 生析氢腐蚀？并求Sn在此条件下发生的析氢腐蚀的最大pH值。 12.解： 12. 已知在5oC的海水中氧的溶解度约为10mg/L(0.3mol/m3), 氧在水中的扩散系数10-9m2/s，若扩散层有效厚度取0.1mm，计算 氧的极限扩散电流。 第五章（P78) 解：已知 8.铁在0.5M H2SO4硫酸中稳态钝化电流密度为
11、7A/cm2,计算每分 钟又多厚的原子从光滑的电极表面上溶出. 解： 氧去极化腐蚀的极化曲线，欲求阴极 保护所需 的最小初始 电密，即求iL, (iL= icorr) 已知，V-=2.5 g m-2 d-1 =0.10 g m-2 d-1 9.铁在海水中以2.5g/m2d的速度腐蚀,假设所有 的腐蚀为氧去极化,计算达到阴极保护所需要的最 小初始电密(A/m2). Fig 由 得 或 10.解： 已知E0Cu2+/Cu 0.337V(相对SHE) ESCE =0.242V(相对SHE) 所以， ECu2+/Cu 0.308 -0.242 0.066V(SCE) 即，相对于SCE的铜电极的初始电位
12、（开路） x 0.308V SHE,EH=0 SCE E=0.242V Elgi Fig. Ei Fig. icorr i E E0,O2 E0,Fe iL 补充题： 1.铅试样浸入pH = 4、温度40C、已除氧的酸性溶液中 ，计算Pb2+能达到的最大浓度。并说明铅试样是否发生了 腐蚀。 解：阴极反应： 2H+ + 2e = H2 阳极反应： Pb = Pb2+ + 2e 当E0a = E0c， Pb2+的活度达到最大。 因 因为此值大于10-6mol/L，所以铅试样发生了 腐蚀，但腐蚀不能继续下去。溶液中Pb2+ 的最大 活度为1.1610-4 mol/L。 查PbCl2的活度系数，当浓度
13、为10-4时，a = 0.964 ，因此得Pb2+的最大浓度约为1.210-4 mol/L。 2.钝化理论与分析（小论文） 3.Fe试样在0.5mol/L H2SO4溶液中(H+=0.154mol/L)发生析 氢腐蚀，实验测出其腐蚀电位为Ecor = -0.462V(vs SCE)。已 知阴极反应符合Tafel公式： 式中 c的单位为V，ic 的单位为A/cm2。 当阳极极化E = 0.03V，测得极化电流 i+ =0.14A/cm2。 求自然腐蚀状态和极化状态下Fe试样的腐蚀速度Vt(mm/a)。 3.解：(1) 自然腐蚀状态 阴极反应：2H+ + 2e = H2 其平衡电位 将腐蚀电位换算
14、为对SHE的数值 Ecorr = 0.462V(SCE)= 0.462+0.242 = 0.22V(SHE) 在腐蚀电位下，阴极反应的过电位 c=EcorrE0,c= 0.22( 0.048)= 0.172(V) 代入Tafel公式 p: 铁密度7.8g/m3 (2) 极化状态 极化电位 Ec = Ecorr + E = -0.22 + 0.03 = -0.19 (V) 在极化电位下，阴极反应过电位 c = E Ec = -0.19 (-0.048) = -0.142 (V) 代入Tafel 公式 在极化状态下，按电流加和原理 i+ = ia - ic 已知阳极极化电流 i+ = 0.14 mA/cm2 = 1.4 A/m2 所以，在极化电位下的阳极反应速度为 ia = i+ + ic = 1.4 + 0.224 = 1.624 (A/m2) 阳极反应速度即为金属的腐蚀速度。由此得出，在 极化状态下金属
