碳钢极化曲线的测定

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1、碳钢在碳酸铵溶液中的极化曲线的测定实验地点:化学楼611a.掌握用恒电位法测定金属极化曲线的原理和方法。b.了解极化曲线的意义和应用。一、实验目的二、实验原理在研究可逆电池的电动势和电池反应时电极上几乎没有电流通过，每个电极或电池反应都是在无限接近于平衡下进行的，因此电极反应是可逆的。当有电流通过电池时，则电极的平衡状态被破坏，此时电极反应处于不可逆状态。在有电流通过电极时，由于电极反应的不可逆而使电极电位偏离平衡值的现象称作电极的极化。根据实验测出的数据来描述电流密度与电极电位之间关系的曲线称作极化曲线。2.极化曲线的测量(1)静态法:将电极电位较长时间地维持在某一恒定值，同

2、时测量电流随时间的变化，直到电流值基本上达到某一稳定值。如此每隔20~50mV逐点地测量各个电极电位下的稳定电流值，即可获得完整的极化曲线。恒电位法:将研究电极上的电位维持在某一数值上，然后测量对应于该电位下的电流。由于电极表面状态在未建立稳定状态之前，电流会随时间而改变，故一般测出来的曲线为“暂态”极化曲线。在实际测量中，常采用的控制电位测量方法有下列两种。(2)动态法:控制电极电位以较慢的速度连续地改变(扫描)，并测量对应电位下的瞬时电流值，并以瞬时电流与对应的电极电位作图，获得整个的极化曲线。扫描速度(即电位变化的速度)应较慢，使所测得的极化曲线与采用静态法的接近。恒电流

3、法:将研究电极的电流恒定在某定值下，测量其对应的电极电位，得到的极化曲线。恒电流法所得到的阳极极化曲线只能近似地估计被测电极的临界钝化电位和高铁(Ⅵ)及氧的析出电位，不能完全描绘出碳钢的溶解和钝化的实际过程。3.金属的阳极极化过程是指金属作为阳极时，在一定的外电势下发生的阳极溶解过程。a.从点A到点B的电位范围称金属活化溶解区。此区域内的AB线段是金属的正常阳极溶解，铁以二价形式进入溶液，即FeFe2++2e-。A点称为金属的自然腐蚀电位。b.从B点到E点称为钝化过渡区。BE线是由活化态到钝化态的转变过程，B点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度I称为致钝电流密度。c.

4、从E点到F点的电位范围称为钝化区。在此区域内由于金属的表面状态发生了变化，使金属的溶解速度降低到最小值，与之对应的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。此时的电流密度称为维持钝化的电流密度，其数值几乎与电位变化无关。d.FC段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。电流密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），如果达到了氧的析出电位，则析出氧气。4.影响金属钝化过程的几个因素(1)溶液的组成。在中性溶液中，金属一般比较容易钝化，而在酸性或某些碱性的

5、溶液中，则不易钝化；溶液中卤素离子（特别是Cl－）的存在，能明显地阻止金属的钝化；溶液中存在某些具有氧化性的阴离子(如CrO2-4)则可以促进金属的钝化。(2)金属的化学组成和结构。各种纯金属的钝化能力不尽相同，例如铁、镍、铬三种金属的钝化能力为铬>镍>铁。因此，添加铬、镍可以提高钢铁的钝化能力及钝化的稳定性。(3)外界因素(如温度、搅拌等)。一般来说，温度升高以及搅拌加剧，可以推迟或防止钝化过程的发生，这与离子扩散有关。5.金属的阳极极化曲线的测定是通过三极法实现的。a.原电池(参比电极+研究电极)——测定电极电动势。E=ψ+-ψ-=ψ甘汞饱和-ψ研究≈0.84mVb.电解池

6、(辅助电极+研究电极)——产生极化。c.如何判断发生阳极极化和阴极极化?E给＞E电解池阴极极化曲线E给＜E原电池阳极极化曲线三、仪器与药品1.仪器自动恒电位仪1台铂电极1只碳钢电极1只饱和甘汞电极1只；2.药品4M的(NH4)HCO3溶液1．电极处理；2．连通电源，除氧；3.阴极极化曲线的制作；四、实验步骤4.阳极极化曲线的制作。设置设置准备测定扫描五、实验思考1.极化曲线测定时，为什么要使盐桥尖端与研究电极表面接近？2.实验中为什么不能选择KCl作盐桥溶液？3.铁电极上发生什么电化学反应？