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第4章 电化学与金属腐蚀 本章学习要求 目录 4.1 原电池 原电池结构 2. 若干概念 3. 电极类型 四类常见电极 4.1.2 原电池的热力学 4.2 电极电势 标准氢电极 附例4.1：Zn与H2在标准条件下组成电池，Zn为负极，在25℃时测得电池的电动势E = 0.7618V。求 参比电极* 标准电极电势表 表的物理意义和注意事项 4.2.2 电极电势的能斯特方程式 4.3 电极电势在化学上的应用 4.3.2 氧化还原反应方向的判断 4.3.3 氧化还原反应进行程度的衡量 4.4 化学电源 2. 锌 -氧化汞电池 3. 锂-铬酸银电池 4.4.2 二次电池 4.4.3 连续电池 4.4.4 化学电源与环保 4.5 电解 4.5.1 分解电压和超电势 4.5.2 电解池中两极的电解产物 4.5.3 电解的应用 2. 阳极氧化 3.电刷镀 4.6 金属的腐蚀与防止 4.6.1 腐蚀的分类 2. 电化学腐蚀 1）析氢腐蚀 *4.6.2 腐蚀电池的非平衡电势和腐蚀速率 4.6.3 金属腐蚀的防止 4. 阴极保护法 选读材料 电解加工和非金属电镀 2. 电抛光 3. 非金属电镀 本章小结 本章小结（续） 本章小结（续） 本章小结（续） 本章小结（续） 在酸性较强的条件下钢铁发生析氢腐蚀,电极反应为: 阳极:Fe－2e-=Fe2+ 阴极:2H++2e-=H2↑ 在弱酸性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀,电极反应为： 阳极:Fe-2e-=Fe2+ 阴极:2H2O+O2+4e-=4OH－ 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。 2）吸氧腐蚀 3）差异充气腐蚀[观看动画] 光滑金属片也会因电解质溶液中溶解O2量不同而引起电化学腐蚀。 腐蚀液{NaCl+K3[Fe(CN)6]+酚酞} 滴在光滑铁片， 中央变蓝，因 [O2]小， ?小，作为阳极 Fe - 2e-=Fe2+, 遇 [Fe(CN)6]3-变蓝 边缘变红，因 [O2]大， ?大，作为阴极 2H2O+O2+4e-=4OH－ 生成OHˉ后使酚酞变红。 腐蚀速率一般以每单位表面积、在单位时间内金属的失重表示。测量腐蚀速率最直接的方法是经典的失重法。 影响金属腐蚀速率的因素较多，包括金属的活泼性、金属在特定介质中的电极电势和环境的酸度、湿度及污染物等。 在讨论腐蚀电池时，要注意腐蚀电池的电极电势与前面所介绍的平衡电势是不相同的。 在腐蚀电池中，金属通常不是在含有该金属离子的溶液中。 电极电势的建立并不表示电极反应已达到平衡状态，因而称为非平衡电势。 非平衡电势最后能达到一个恒定的数值，称为稳定电势。稳定电势与溶液的成分、浓度、温度、搅拌情况以及金属表面状态有关，且不服从能斯特方程式。 当有可觉察量的电流通过电极时，将发生电极的极化，极化作用使腐蚀电池阴极(正极)的电极电势代数值变得更小，阳极(负极)的电极电势代数值变得更大。 在接通电路后，腐蚀电池的电动势比未接通电路前减小，这就使腐蚀电池的电流减小，因而降低了金属的腐蚀速率。如果没有极化作用，金属腐蚀速率将会大几十倍甚至几百倍。所以极化作用是减缓金属腐蚀的一个重要因素。 1.改变金属的内部结构：例如，把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。 2. 保护层法：例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密而耐腐蚀的氧化膜等。如白口铁(镀锌铁)、马口铁(镀锡铁)。 3.缓蚀剂法:在腐蚀介质中，加入少量能减小腐蚀速率的物质以防止腐蚀的方法。 (1)无机缓蚀剂：在中性或碱性介质中主要采用无机缓蚀剂，如铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐等。主要是在金属的表面形成氧化膜或沉淀物。 (2)有机缓蚀剂：在酸性介质中，一般是含有N、S、O的有机化合物。常用的缓蚀剂有乌洛托品、若丁等。 (3)气相缓蚀剂： 如亚硝酸二环己烷基胺 给机器产品（尤其是精密仪器）的包装技术常带来重大革新。 将被保护的金属作为腐蚀电池或电解池的阴极而不受腐蚀 。它一般分为牺牲阳极保护法和外加电流法 。 (1) 牺牲阳极保护法 用较活泼的金属或其三元合金如(Zn、Al)连接在被保护的金属上，被保护的金属作为腐蚀电池阴极而达到不遭腐蚀的目的。 (2) 外加电流法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个电极。被保护金属作为电解池阴极，在直流电的作用下阴极受到保护。 利用电解装置,只要外加电压足够强,就可使被保护的金属不被腐蚀。此法可用于防止土壤、海水和河水中金属设备的腐蚀。 外加电流法示意图 电解加工是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将工件加工成型。 电解加工时，工件作为阳极，模件(工具)