金属电化学腐蚀与防护.doc

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1、实验金属的电化腐蚀及其防护一实验目的（1）了解金属电化腐蚀的基本原理及其影响因素。（2）掌握防止金属腐蚀的原理及方法。二实验原理金属在与周围介质作用下，因发生化学反应或电化学反应而引起的破坏称为金属腐蚀。单纯因发生化学反应而引起的腐蚀称化学腐蚀；当金属和电解质溶液接触时，因发生与原电池相似的电化学作用而引起的腐蚀称为电化腐蚀。电化腐蚀可以以宏电池形式发生，即整块金属构成腐蚀电池的阳极，与其相联系的另一种材料（金属或碳等）构成阴极；而电化腐蚀更普遍的形式是形成微电池，即金属材料的某一局部的主体金属构成阳极，其周围存在的杂质（另

2、一种金属、碳或金属碳化物等）构成阴极。总之，在腐蚀电池中，总是较活泼的金属充当阳极发生氧化反应而被腐蚀；活泼性较差的金属或其它杂质充当阴极，电解质中的氧化性物质（离子或分子）在其表面获得电子发生还原反应。对一定金属而言，影响其电化学腐蚀速度的主要因素是介质的温度和化学组成（成分、浓度）。一般来说，电解质的温度升高，有利于离子或分子在其中的迁移，从而加快电极反应速度，即加速金属的电化学腐蚀速度。金属在酸性介质中通常发生析氢腐蚀，且酸性越强腐蚀速度越快，H+在阴极还原为H2析出：阳极（Fe）：Fe－2e－→Fe2+阴极（杂质）：

3、2H+＋2e－→H2↑总反应：Fe＋2H+→Fe2+＋H2↑金属在弱酸性（PH≥4）及中性介质中，主要发生的是吸氧腐蚀，反应为：阳极（Fe）：2Fe－4e－→2Fe2+阴极（杂质）：O2＋2H2O＋4e－→4OH一总反应：2Fe＋O2＋2H2O→2Fe(OH)2产物Fe(OH)2可进一步被O2氧化：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O→4Fe(OH)34Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O以上反应同时伴随热量的产生。差异充气腐蚀是吸氧腐蚀的一种形式，它是因金属表面电解质中氧气的浓度（分压）分布不均匀引起的。由电极反应式：O2＋2

4、H2O十4e－→4OH一可得大的部位也大，小的部位亦小，于是就组成了一个氧的浓差电池：小处的金属成为阳极，发生氧化反应，被腐蚀；大处为阴极，O2（加水）还原为OH－。桥梁断裂，地桩损坏，锅炉爆炸，仪表失灵等危及人们生命和财产安全的事故，往往是由于金属的吸氧腐蚀引起的。为了防止金属的腐蚀，常采取以下措施和办法：①改善金属的组织结构以增加其抗腐蚀能力；②涂覆保护层，使金属与腐蚀介质隔绝；③控制环境、改善介质；④缓蚀剂法；⑤阴极保护法。三仪器药品1．仪器电子天平（公用）、毫伏表、温度计（0～100℃）、抽滤瓶（125cm3）、烧杯

5、（100cm3、50cm3各2只）、量筒（50cm3，10cm3）、碱式滴定管（50cm3，2支）、滴定管夹、铁架台、铁三角架、石棉网、酒精灯、试管（5支）、试管架、盐桥、研钵、橡胶塞、橡胶管、U型玻璃管、镊子。2．药品酸：硫酸H2SO4（0.lmol/dm3）、盐酸HCI（0.1mol/dm3）。碱：乌洛托品（20％）。盐：氯化钠NaCl（5％）、铁氰化钾K3[Fe(CN)6]（0.lmol/dm3）。其它：酚酞（l％）、邻菲罗琳（0.1％）、活性炭（粒状，20～50目）、还原铁粉（分析纯）。杂品：铁电极（2个）、锌片、小

6、铁钉、砂纸、白细布（10cm×10cm）、粗棉线（15cm）、导线、去污粉、吸水纸、称量纸。四实验步骤1．吸氧腐蚀（1）按图1装好仪器。图1铁粉吸氧腐蚀实验装置图1.铁架台2.量气管3.水平管4.滴定管夹5.橡皮管6.温度计7.带胶塞抽滤瓶8.捆扎棉线9.包有铁炭混合物的白棉布（2）检查装置是否漏气：松开抽滤瓶7的塞子，往水平管3中注入适量自来水，使量气管2和水平管中的水面都在25cm3左右。上下移动水平管，以赶尽附在橡皮管5和量气管中的气泡，然后盖紧抽滤瓶的塞子，使装置密封。移动水平管，使其与量气管产生约15cm的液面差，

7、固定水平管的位置。观察2～3min，若两管液面保持恒定，说明装置不漏气；否则，要检查原因并采取措施直至不漏气。（3）在电子天平上称取0.02～0.03g活性炭和1.0～1.1g铁粉（准确记录铁粉质量），倒入研钵内研磨，使活性炭颗粒研磨成粉末并与铁粉混合均匀。然后将混合物倒在白棉布中央，在其上滴加2～3滴5％的氯化钠溶液，立即用带有橡胶塞的温度计6轻轻搅匀（应呈“豆沙状”），再迅速用白棉布将此混合物包住温度计水银球，并用棉线扎紧使之不落下。随即将温度计装入抽滤瓶中，迅速盖紧塞子（保证密封不漏气），准确读出量气管的液面读数（取下

8、水平管并平行靠拢量气管，上下移动调整其液面与量气管液面齐平时即可读数），同时记下温度计读数（填入下表）。之后每隔2min照样读取一次量气管和温度计读数，直至温度降低接近初始温度、量气管读数基本不变为止。时间／min02468101214…温度／℃最气管读数/cm3（4）观察反应后混合物的颜