第五章 析氢腐蚀与吸氧腐蚀

析氢腐蚀和吸氧腐蚀都是金属在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的例子。

析氢腐蚀是指金属在酸性环境中发生的腐蚀，例如铁在酸性溶液中发生的腐蚀。

在这个过程中，铁失去电子形成亚铁离子进入电解质溶液，电子经过一段导体到达碳等不活泼电极，溶液中的氢离子结合电子生成氢气。

吸氧腐蚀是指金属在溶有一定量氧气的中性或弱酸性溶液中发生的腐蚀，例如钢铁在潮湿空气中的腐蚀。

在这个过程中，铁失去电子形成亚铁离子进入电解质溶液，电子经过一段导体到达碳等不活泼电极，溶液中的氧离子结合电子生成氧气。

通过观察虚拟仿真电化学装置可以观察到这两个过程的电子的得失及流动过程。

同时可以通过生活中的一些例子理解这两种腐蚀。

比如析氢腐蚀的一个例子是在氢脆化处理的铝制容器中放置硫酸，因为容器壁的铝能够与稀硫酸反应产生氢气，而氢气的存在会导致容器壁的铝发生析氢腐蚀。

而吸氧腐蚀的一个例子是钢铁生锈的过程，因为钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀，生活中的钢铁腐蚀主要是发生的吸氧腐蚀。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀实验的最佳条件及临界ph值的探究
氢腐蚀和吸氧腐蚀是影响铝合金的两种主要的腐蚀损害的机理，两者的腐蚀过程与pH值关系密切，因此，探究它们的最佳条件及临界pH值是十分重要的。

最佳条件：
(1)氢腐蚀：最佳条件是高pH值、水温50～60℃，出渣速度低、pH值在9～9.5，杂质和离子含量低，无海绵铝合金以外的有机物等。

(2)吸氧蚀：最佳条件是pH值低，常低于7.2，而且室温低，保持在50℃以下；杂质含量低，低至ppm级；溶液影响因子最小，有机物含量极低，无抗腐蚀剂的添加。

临界pH值：
(1) 氢腐蚀的临界pH值：一般来说，当pH值超过9.5时，氢腐蚀就会发生，因此可以认为9.5就是氢腐蚀的临界pH值。

(2) 吸氧蚀的临界pH值：当pH值降低到7.2以下时，就会发生吸氧腐蚀，临界pH值可以认为是7.2。

原电池吸氧腐蚀和析氢腐蚀
原电池是一种将化学能转化为电能的装置，它由两个不同金属和一个电解质组成。

在使用过程中，原电池可能发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀，这会影响其性能和寿命。

吸氧腐蚀是指当原电池处于开路状态时，电解质中的氧气会与金属发生反应，导致金属表面产生氧化物。

这种腐蚀会降低原电池的电势差和电流输出，甚至导致电池失效。

为了避免吸氧腐蚀，可以在电池使用后及时加盐水或其他还原剂。

析氢腐蚀是指当原电池处于闭路状态时，电解质中的水分解产生氢气，并在金属表面析出。

这种腐蚀会导致金属表面出现气孔、气泡和裂纹，甚至引起电池爆炸。

为了避免析氢腐蚀，可以选择合适的金属材料和电解质，以及控制电流密度和电池温度。

总之，吸氧腐蚀和析氢腐蚀是原电池使用过程中需要注意的问题，正确的使用和维护可以延长电池寿命并保证其正常工作。

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原电池吸氧腐蚀和析氢腐蚀
原电池是一种由两种不同金属通过电解液相联系形成的电化学
系统。

在这种系统中，其中一种金属被氧化，另一种金属被还原，从而产生电能。

然而，当原电池处于开路状态时，金属表面会与电解液中的氧气和水分子发生反应，导致腐蚀现象的发生。

在原电池中，金属表面与氧气反应形成的氧化物称为吸氧腐蚀。

在这种腐蚀中，金属表面会被氧化，并且会形成一层氧化物覆盖在金属表面上。

吸氧腐蚀的程度取决于金属的活性和氧气的浓度。

例如，铁、镁和锌在氧气中容易吸氧腐蚀，而铜和铝则比较耐腐蚀。

与吸氧腐蚀不同的是，原电池中金属表面与水分子反应形成氢气的腐蚀称为析氢腐蚀。

在这种腐蚀中，金属表面与水分子反应形成氢气，并且在金属表面上形成小气泡。

析氢腐蚀的程度取决于金属的活性和水的浓度。

例如，锌和铝在酸性水中容易析氢腐蚀，而铜则比较耐腐蚀。

原电池吸氧腐蚀和析氢腐蚀都会导致金属表面的损失和腐蚀产
物的形成，从而影响到原电池的性能和寿命。

为了减少这种腐蚀，可以采取一些措施。

例如，可以在金属表面涂上一层保护膜，以防止金属表面与电解液发生反应。

此外，可以选择更耐腐蚀的金属材料，以延长原电池的使用寿命。

总之，原电池吸氧腐蚀和析氢腐蚀是原电池中常见的腐蚀现象。

了解这些腐蚀现象的原因和措施，对于保护原电池的性能和延长寿命非常重要。

铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进
铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀是铁材料在不同环境中受到腐蚀的两种常见形式。

在实验中，
我们需要了解铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的机理，并采取一些改进措施来降低腐蚀的程度。

我们来讨论铁吸氧腐蚀的实验改进。

铁在含氧环境中容易发生氧化反应，形成氧化铁，进而导致铁的腐蚀。

为了减少铁吸氧腐蚀的发生，可以采取以下措施：
1. 使用氮气代替空气。

氮气是一种无色无味的气体，不会与铁发生氧化反应，因此
可以减少铁吸氧腐蚀的可能性。

2. 添加缓蚀剂。

缓蚀剂可以抑制铁与氧发生反应，从而减少铁的氧化速率。

常见的
缓蚀剂有有机磷酸盐和氮杂环化合物等。

3. 使用防腐蚀涂层。

在铁表面涂覆一层防腐蚀涂层，可以隔绝铁与氧的接触，从而
减少铁吸氧腐蚀。

1. 选择适当的pH值。

酸性环境下pH值的增加可以减少析氢腐蚀的速率。

可以通过添加碱性物质来提高溶液的pH值。

3. 采用钝化处理。

钝化是一种在金属表面形成钝化膜的方法，可以有效地减少金属
的腐蚀。

在铁表面形成一层稳定的钝化膜，可以减少析氢腐蚀的发生。

铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的实验改进可以通过改变环境条件、添加缓蚀剂和使用防腐蚀
涂层等方法来降低腐蚀的程度。

通过这些改进措施，我们可以更好地研究铁在不同环境中
的腐蚀机理，以及采取相应的措施来保护铁材料的性能。

铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀是铁材料在特定条件下发生的两种常见腐蚀现象。

本文将介绍如何改进相关实验，以便更好地研究和理解这两种腐蚀现象。

一、铁吸氧腐蚀实验改进铁吸氧腐蚀是指铁在氧气存在的条件下发生的腐蚀现象。

为了更准确地模拟实际情况，在实验中可以采取以下改进措施：1. 环境条件控制：在实验中，需要模拟出铁材料在各种环境条件下的腐蚀情况。

可以使用氧气和湿气的混合物，控制其浓度和湿度，以便逼近实际环境中的情况。

2. 表面处理：在进行实验之前，需要对铁样品进行表面处理，以清除表面的氧化膜和污染物。

可以通过机械方法如研磨或化学方法如酸洗来实现。

3. 实验装置设计：为了模拟实际情况，可以设计一个密封的实验装置，确保氧气和湿气的浓度和湿度不受外界环境的影响。

需要考虑到温度和压力的影响，以便更好地模拟实际情况。

4. 实验参数测量：在实验过程中，需要测量和记录一些重要参数，如材料的失重、表面形貌的变化、电位的变化等。

这些参数的变化会反映出铁材料的腐蚀情况，可以用于后续的分析和比较。

二、析氢腐蚀实验改进析氢腐蚀是指在金属腐蚀过程中，金属发生离子化并与水反应产生氢气的现象。

为了更好地研究析氢腐蚀现象，在实验中可以采取以下改进措施：1. 水质处理：水质的纯度对析氢腐蚀现象有很大影响。

为了减少水质中的杂质对实验结果的干扰，可以使用纯净水或去离子水来进行实验。

如果需要模拟实际情况，可以添加一定量的盐类或其他溶解物质。

2. 实验装置设计：在实验中，需要设计一个封闭的实验装置，确保水和金属样品的接触表面积最大化，并且能够控制水的流速和温度。

这样可以更好地模拟实际情况，同时减少系统中氢气的泄漏和溢出。

4. 安全措施：析氢是一种易燃易爆的气体，对实验安全有一定的风险。

在进行实验时，需要采取相应的安全措施，如实验过程中保持通风、戴上防护眼镜和手套等。

通过以上实验改进措施，可以更准确地模拟铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀现象，并研究其机理和影响因素，为腐蚀防护提供科学依据。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀
从动力学角度而言，析氢腐蚀比吸氧腐蚀进行得更快，一旦发生了析氢腐蚀，往往会造成很大的损失。

但是，在溶液中不论是碱性及酸性环境，氧电位都比氢电位高，而且中性、碱性环境占据了腐蚀环境的绝大部分（这种情况下析氢腐蚀不发生），所以以析氢腐蚀相比，吸氧腐蚀具更重要的意义。

析氢腐蚀，指的是钢铁制品在酸性较强的溶液中与质子反应发生时放出氢气的腐蚀。

如果钢铁制品使用不当或者保管不合理的话，它就会在潮湿空气中，吸附空气中的水蒸气而形成一层薄薄的水膜。

这层水膜中无疑可以吸收空气中的二氧化碳。

而二氧化碳与水反应生产的碳酸，又会使得使水里的氢离子增多。

这就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。

析氢腐蚀发生的速率很快。

（这个反应首先是个原电池反应，而且反应面积大，同时生成的氢气可以很快脱离体系，反应速率能不快么。

）吸氧腐蚀是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化学腐蚀。

这个反应速率取决于
氧穿过空气/溶液界面进入溶液；
在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近；
在扩散层范围内，氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面；
在阴极表面氧分子发生还原反应，也叫氧的离子化反应。

这四个步骤显然比析氢腐蚀的步骤多且慢。

但在热力学的角度而言，它发生的趋势更大，而且应用的范围更广，所以就更有意义咯。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别二者的腐蚀环境不同，一般来讲，析氢腐蚀的腐蚀环境是由含水、湿度高的空气组成，而吸氧腐蚀则是在大气中进行的。

1、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别如果说有哪些金属容易发生析氢腐蚀，那么这个说法是对的，不过有的时候这个判断并不正确，因为有些材料，其他的条件都满足了，但是还是会产生析氢腐蚀。

例如在海水中工作的船舶，它们就很容易发生析氢腐蚀。

而有些材料，即使是在空气中也能发生析氢腐蚀。

析氢腐蚀在日常生活中比较少见，所以人们往往认为它只发生在不纯的物质中，或是没有干燥处理好的设备里。

而吸氧腐蚀则更常见，尤其是石油开采的地方，到处都有。

我们常见的不锈钢制品，其实就是不锈钢，也会发生吸氧腐蚀。

2、氢在钢中存在形态不同。

在海水中，水是分子，水分子与氢离子结合，形成氢分子，而且极不稳定，水分子互相碰撞而消失；在大气中，空气是无数分子的集合体，而且非常不稳定，因此经常会看到大量的水分子不停地碰撞而消失的情况，甚至许多分子相互接触而形成微尘状态。

根据分析，从腐蚀电池原理上分析，钢铁在含酸性物质的水溶液中比在空气中更容易受到腐蚀，主要原因是：析氢腐蚀的发生取决于氢离子的浓度，而且最低氢离子浓度要求为5×10^-4～5×10^-5 mol/L。

若水中含有2 mol/L的氢离子时，钢铁表面就开始出现钝化膜，使腐蚀减速，故通常把水中氢离子浓度作为衡量腐蚀程度的指标。

空气中，通常要求的氢离子浓度较小，约为0.01～0.03mol/L。

3、吸氧腐蚀和析氢腐蚀的形成条件也不相同。

吸氧腐蚀，指金属表面溶解氧浓度低于其钝化膜允许的氧浓度的条件下发生的腐蚀。

例如，海水中的Fe－ 2×10-3～Fe－ 4×10-2。

若温度较低， Fe表面发生析氢腐蚀的结果是Fe－ 4×10-2转变为Fe。

吸氧腐蚀有两种情况，一种是在低于其电极电位的低氧化状态下发生的，称为欠氧化吸氧腐蚀；另一种是在高于其电极电位的过氧化状态下发生的，称为过氧化吸氧腐蚀。

吸氧腐蚀和析氢腐蚀的化学方程式
吸氧腐蚀和析氢腐蚀的化学方程式是最常见的氧化铝和析氢腐蚀形式，其中包括氧化铝溶液和析氢溶液。

它们都与金属有关，但是其中包含
的零件和材料差别很大。

吸氧腐蚀是利用酸性溶液中的氧化还原反应
来腐蚀金属表面，因而产生了氧化物。

而析氢腐蚀则是利用碱性溶液
引起的氢化反应来腐蚀金属表面，产生氢化物。

首先，吸氧腐蚀的化学方程式如下：4Fe(s) + 3O2(g) --> 2Fe2O3(s)。

在这个方程式中，4铁(s)和3氧气(g)反应，最终生成2铁的氧化物
Fe2O3(s)。

其次，析氢腐蚀的化学方程式如下：Al(s) + 2HCl(aq) --> AlCl3(aq) + H2(g)。

在这个方程式中，一份铝(s)和2份HCl(aq)反应，最终生成氯化铝(aq)和氢气(g)。

最后，通过以上介绍，可以得出以下结论：氧化腐蚀和析氢腐蚀是相
关的，但它们之间具有明显的差别。

吸氧腐蚀是利用氧化还原反应来
腐蚀金属表面，而析氢腐蚀则是利用氢化反应来腐蚀金属表面。

这两
种腐蚀过程对金属表面的影响都很大，有助于金属的老化和氧化。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别一般来说，在电化学腐蚀过程中，腐蚀质从电极的表面析出到形成电解液所消耗的能量叫做电化学腐蚀电池反应的自由能变化。

根据腐蚀产物的形态和腐蚀反应进行的方式不同，电化学腐蚀又分为：析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

与此同时，腐蚀还会给金属材料造成机械损伤，甚至使金属材料被“破坏”，如晶粒粗大、脱落、孔隙增多等。

上述两种腐蚀相互交叉，互为因果，常常同时发生在金属或合金表面，是一种比较复杂的腐蚀现象。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀是钢铁设备及管道在各种腐蚀环境下经常出现的两种典型电化学腐蚀。

在析氢腐蚀和吸氧腐蚀的过程中，在电极和腐蚀介质的界面上，首先失去电子而成为阳极()析出电子，在电极反应的同时，腐蚀质从电极表面析出。

而且，腐蚀产物一般都有可燃性和还原性，对人体及生活区域构成威胁。

这两种腐蚀都有其缺点和优点，但都不是无限制地发展，需要寻找最适宜的条件，才能取得满意的效果。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀对于金属和合金而言，它们存在两个主要的区别：析氢腐蚀的速度很慢，导致电极反应的电化学过程具有选择性，在整个电极反应中，只有一部分电子转移到阴极和阳极，并伴随着析氢反应。

吸氧腐蚀的速度很快，导致电极反应的电化学过程具有高度的选择性，在整个电极反应中，几乎全部电子都被转移到阴极和阳极，伴随着吸氧反应。

也就是说，析氢腐蚀通常是非选择性的，而吸氧腐蚀则是非选择性的。

这就意味着，在电极表面会有电流密度，对于有一定负荷电阻的回路，可以完全阻止析氢反应。

然而，当电阻为零时，即进入了吸氧腐蚀，那么该电路的端电压几乎为零，很难实现电源开路，但总的电流很小，这就使得金属管道中没有析氢反应，防止腐蚀扩散。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀的第二个区别是在整个电极反应中，阳极的放电速率取决于回路电阻。

通常情况下，在较大电阻上的反应速率将大于在较小电阻上的反应速率。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀有共同点，也有不同点。

与吸氧腐蚀相比，析氢腐蚀的速度更快；吸氧腐蚀虽然加快了腐蚀反应的速度，但是由于电极表面吸附氧，腐蚀反应的速度更慢。