第12章 电化学保护法

高中化学电化学保护法电化学保护法是一种保护金属腐蚀的方法，通过利用电化学原理，将金属与特殊金属或化合物连接在一起，形成电池系统，从而减缓金属的腐蚀速度。

在工业生产和日常生活中，电化学保护法被广泛应用于金属结构、管道、船舶等领域，起到延长金属使用寿命、节约资源的作用。

1. 电化学保护原理电化学保护法主要通过两个原理来实现金属的保护：阳极保护和阴极保护。

阳极保护是指通过在金属表面形成一个保护层，使其成为阳极，从而抑制金属的电化学反应。

常见的阳极保护方法有镀层、热浸镀、电解镀等。

例如，在钢铁制品上镀一层锌，形成锌层保护钢铁，就能有效避免钢铁的腐蚀。

阴极保护是通过在金属表面形成一个促进电子流动的保护层，使其成为阴极，从而减少金属的电化学反应。

常见的阴极保护方法有通过外加电流保护、利用阳极保护金属等。

通过外加电流保护是指将金属与一个更活泼金属连接起来，通过外部电源加在金属上，使金属表面形成一个保护层。

例如，将镁棒与铁件连接，并施加外部电源，使镁成为阴极，起到防腐蚀的作用。

2. 电化学保护法的应用2.1. 工业领域在石油、化工、电力等工业领域，金属设备常常会受到腐蚀的侵害，使用电化学保护法能够延长设备的使用寿命、减少维修成本。

例如，在石油储罐中，通过在罐体上安装一组金属阳极，将其与储罐连接形成电化学保护系统，能够有效地降低罐体的腐蚀速度。

2.2. 建筑领域金属结构是建筑物中常用的结构形式，然而在湿润的环境中容易受到腐蚀。

电化学保护法可以在金属表面形成一个保护层，延缓金属的腐蚀速度。

例如，在海洋环境中，钢铁构件会暴露在海水中，容易发生腐蚀。

通过在钢铁表面施加一个保护电位，形成一个保护层，能够大大延长钢铁的使用寿命。

3. 电化学保护法的优缺点3.1. 优点电化学保护法不需要使用化学品，对环境友好，能够延长金属的使用寿命，减少资源浪费。

同时，电化学保护法操作简便，维护成本低，广泛适用于各种金属结构。

3.2. 缺点电化学保护法需要一定的电源供应，增加了能源消耗。

第五章建筑砂浆1、何谓建筑砂浆？砂浆与混凝土相比有何异同点？答：砂浆是以胶凝材料、细骨料、掺加料和水等为主要原材料进行拌合，硬化后具有强度的工程材料。

同：原料中都包含水、水泥、砂子；都有一定的配比要求；都是建筑用材料异：混凝土的主要骨料是石子，砂浆主要骨料是砂子；混凝土用于建筑结构，砂子用于砌筑、抹面。

2、砂浆拌合物的和易性包括那些内容？砂浆的保水性不良，对其质量有何影响？采取哪些措施可提高砂浆的保水性？答：包括流动性、稳定性。

砂浆容易泌水、分层活水分流失过快，不便于施工，不能保证工程质量。

措施：加大胶结材料的数量；参入适量的掺合料；采用较细砂并加大掺量。

3、根据砌筑砂浆强度公式，是否说明砂浆强度不遵循水灰比规律？为什么？答：是的，砌筑砂浆的强度主要取决于水泥的强度及水泥的用量，而与拌合水量无关，所以跟水灰比也无关。

4、为什么水泥石灰混合砂浆在砌筑工程中能得到广泛应用？答：水泥石灰混合砂浆具有良好的和易性，硬化后的抗压强度高，耐久性好。

5、某砌砖工程采用M5.0等级的水泥石灰混合砂浆，稠度要求80—100mm。

现有强度等级32.5级矿渣水泥；中砂，堆积密度为1460kg/m³，现场砂含水率为2.5%；石灰膏稠度100mm；施工水平：一般，试求该砂浆的配合比。

答：5+0.645X1.25=5.8625MPaA=3.03 B=-15.09F=1000（5.8625+15.09）/（3.03 X 32.5）第六章烧土及熔融制品1、烧结普通砖有哪些品种？如何表示？答：烧结黏土砖N，烧结页岩砖Y，烧结煤矸砖M，烧结粉煤灰砖F2、欠火砖与过火砖有何特征？红砖与青砖有何差别？答：欠火砖色浅、断面包心（黑心或白心）、敲击声哑、孔隙率大、强度低、耐久性差。

过火砖色教深、敲击声脆、教密实、强度高、耐久性好，但容易出现变形砖（酥砖或螺纹砖）红砖中含有高价氧化铁，青砖中含有低价的氧化铁；青砖比红砖结实、耐用，青砖价格比红砖高。

第12章氧化还原与电化学习题与详细答案1．计算下列化合物中右上角带“*”元素的氧化态：KCl*O3，NaCl*O，H2O*2，O*3，S*8，C*60，KO*2，Na2S*2O3，Cr*2O72-，S*4O62-，N*H4+，N*2H4，Fe*3O4，Ni*(CO)4，Na[Co*(CO)4]，H[Mn*(CO)5]，[Fe*(CN)6]4-，[Fe(N*CS)6]3-.解：+5 +1 -1 0 0 0 -½ +2 +6 +2.5 -3KCl*O3，NaCl*O，H2O*2，O*3，S*8，C*60，KO*2，Na2S*2O3，Cr*2O72-，S*4O62-，N*H4+，-2 +8/3 0 -1 -1 +2 -3N*2H4，Fe*3O4，Ni*(CO)4，Na[Co*(CO)4]，H[Mn*(CO)5]，[Fe*(CN)6]4-，[Fe(N*CS)6]3-.2．用“氧化数法”配平以下列各氧化还原反应的方程式；（8）-（15）同时用“离子-电子法”配平：（1）AgNO3(s) → Ag(s) + NO2(g) + O2(g)（2）(NH4)2Cr2O7(s) → N2(g) + Cr2O3(s)（3）H2O2(aq) → H2O(l) + O2(g)（4）Cu(s) + HNO3（稀）→ Cu(NO3)2 + NO(g)（5）CuS(s) + HNO3（浓）→ CuSO4 + NO2(g)（6）H2S(g) + H2SO4（浓）→ S(s) + SO2(g)（7）C(s) + H2SO4（浓）→ CO2(g) + SO2(g) + H2O（8）SO2(g) + MnO4-→ Mn2+ + SO42-（9）Cr2O72- + H2O2→ Cr3+ + O2(g)（10）CrO42- + CN-→ Cr(OH)3(s) + OCN-（11）Cl2(g) + CN- + OH-→ Cl- + OCN-（12）I2(s) + OH-→ I- + IO3-（13）I- + IO3-→ I2(s) + H2O（14）I2(s) + S2O32-→ I- + S4O62-（15）NaBiO3(s) + Mn2+ + H+→ Bi3+ + MnO4-解：（1）氧化数+1 +5 -2 0 +4 -2 02 AgNO3(s) = 2 Ag(s) + 2 NO2(g) + O2(g)（2）(NH4)2Cr2O7(s) = N2(g) + Cr2O3(s) + 4 H2O（3）2 H2O2(aq) = 2 H2O(l) + O2(g)（4）3 Cu(s) + 8 HNO3（稀）= 3 Cu(NO3)2 + 2 NO(g) + 4 H2O（5）CuS(s) + 8 HNO3（浓）= CuSO4 + 8 NO2(g) + 4 H2O（6）H2S(g) + H2SO4（浓）= S(s) + SO2(g) + 2 H2O（7）C(s) + 2 H2SO4（浓）→ CO2(g) + 2 SO2(g) + 2 H2O（8）“氧化数法”：5 SO2(g) + 2 MnO4- + 2 H2O = 2 Mn2+ + 5 SO42- + 4 H+“离子-电子法”：5 SO2(g) + 10 H2O = 5 SO42- + 20 H+ + 10 e2 MnO4- + 10 e + 16 H+ = 2 Mn2+ + 5 SO42-两式相加，得：5 SO2(g) + 2 MnO4- + 2 H2O = 2 Mn2+ + 5 SO42- + 4 H+（9）“氧化数法”：Cr2O72- + 3 H2O2 + 8 H+ = 2 Cr3+ + 3 O2(g) + 7 H2O“离子-电子法”：3 H2O2 = 3 O2(g) + 6 H+ + 6 eCr2O72- + 14 H+ + 6 e = 2 Cr3+ + 7 H2O两式相加，得：Cr2O72- + 3 H2O2 + 8 H+ = 2 Cr3+ + 3 O2(g) + 7 H2O （10）“氧化数法”：2 CrO42- + 3 CN- + 5 H2O = 2 Cr(OH)3(s) + 3 OCN- + 4 OH-“离子-电子法”：3 CN- + 6 OH- = 3 OCN- + 3 H2O + 6 e2 CrO42- + 8 H2O + 6 e = 2 Cr(OH)3(s) +10 OH-两式相加，得：2 CrO42- + 3 CN- + 5 H2O = 2 Cr(OH)3(s) + 3 OCN- + 4 OH- （11）“氧化数法”：Cl2(g) + CN- + 2 OH- = 2 Cl- + OCN- + H2O“离子-电子法”：CN- + 2 OH- = OCN- + H2O + 2 eCl2(g) + 2 e = 2 Cl- + H2O两式相加，得：Cl2(g) + CN- + 2 OH- = 2 Cl- + OCN- + H2O（12）“氧化数法”：3 I2(s) + 6 OH- = 5 I- + IO3- + 3 H2O“离子-电子法”：I2(s) + 12 OH- = 2 IO3- + 6 H2O + 10 e5 I2(s) + 10 e = 10 I-两式相加，约简系数，得：3 I2(s) + 6 OH- = 5 I- + IO3- + 3 H2O（13）“氧化数法”：5 I- + IO3- + 6 H+ = 3 I2(s) + 3 H2O“离子-电子法”：10 I- = 5 I2(s) + 10 e2 IO3- + 12 H+ + 10 e = I2(s) + 6 H2O两式相加，约简系数，得：5 I- + IO3- + 6 H+ = 3 I2(s) + 3 H2O（14）“氧化数法”：I2(s) + 2 S2O32- = 2 I- + S4O62-“离子-电子法”：2 S2O32- = S4O62- + 2 eI2(s) + 2 e = 2 I-两式相加，得：I2(s) + 2 S2O32- = 2 I- + S4O62-（15）“氧化数法”：5 NaBiO3(s) + 2 Mn2+ + 14 H+ = 5 Bi3+ + 5 Na+ + 2 MnO4- + 7 H2O “离子-电子法”：2 Mn2+ + 8 H2O= 2 MnO4- + 16 H+ + 10 e5 NaBiO3(s) + 30 H+ + 10 e = 5 Bi3+ + 5 Na+ + 15 H2O两式相加，得：5 NaBiO3(s) + 2 Mn2+ + 14 H+ = 5 Bi3+ + 5 Na+ + 2 MnO4- + 7 H2O 3．含氰（CN-）工业废水可以用漂白粉[有效成份Ca(ClO)2]或氯气或H2O2在碱性介质中进行氧化处理后排放，写出各反应方程式。

一电化学腐蚀原理1．腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。

在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。

腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。

例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池。

铁作阳极（负极）发生金属的氧化反应：Fe→Fe2++2e-；（Fe→Fe2++2e）＝－0.447V.阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应：(a)在空气中氧分压=21kPa时：O2+4H＋＋4e-→2H2O；(O2+4H＋＋4e-→2H2O)＝1.229V,(b)没有氧气时，发生2H++2e-→H2；（2H++2e-→H2）＝0V，有氧气存在的电池电动势E1=1.229－(-0.447)＝1.676V;没有氧气存在时，电池的电动势E2＝0-(-0.447)=0.447V。

可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。

铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。

Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H＋发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H＋，使溶液的pH值增大。

在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。

这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀。

（2）电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。

例如工业用钢材其中含杂质(如碳等)，当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。

该微型电池中铁是阳极：Fe→Fe2++2e-碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H++2e-→H2）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。

1电化学知识点总结一【知识梳理】原电池正负极和电解池阴阳极的判断方法无论是原电池还是电解池，其本质都是在两个电极表面发生氧化还原反应。

在确定电极时用好对立统一规律，能起到事半功倍的效果。

如在原电池中，一个电极为正极，则另一电极为负极；在电解池中，一个电极为阳极，则另一电极为阴极。

(1)原电池正、负极的确定负极—⎪⎪⎪⎪⎪ —较活泼的金属 注意：特殊的电解质溶液可能会影响电极—电极的质量减小 适用于金属电极 —电子流出的电极—阴离子移向的电极—发生氧化反应的电极自己整理正极判断的一般方法。

(2)电解池阴、阳极的确定阴极—⎪⎪⎪⎪⎪—与电源负极相连的电极—电子流入的电极—阳离子移向的电极—质量增加的电极 适用于金属阳离子放电的电解过程—发生还原反应的电极自己整理阳极判断的一般方法。

【知识要点】化学电池的分类1一次电池 ①定义：一次电池，又称“原电池”，即电池放电后不能用充电方法使它复原的一类电池。

②举例：锌锰干电池、锌汞电池、碱锰电池、镉汞电池、锂亚硫酰氯电池。

2 二次电池 ①定义：二次电池又称“蓄电池”。

即电池放电后，可用充电方法使活性物质复原以后能 再放电，且充放电能反复多次循环使用的一类电池。

这类电池实际上是一个电化学能量储存装置，用直流电把电池充足，这时电能以化学能的形式贮存在电池中，放电时，化学能再转换成电能。

②举例：铅酸电池、Zn-Ni 电池、Cd-Ni 电池、Zn-Ag 电池、Fe-Ni 电池、MH/Ni 电池。

3 贮备电池 ①定义：贮备电池又称“激活电池”。

即正、负极活性物质和电解质在贮存期不直接接触， 使用前临时注入电解液或用其它方法使电池激活的一类电池。

②举例：镁银电池、钙热电池。

4 燃料电池 ①定义：燃料电池又称“连续电池”。

即只要活性物质连续地注入电池，就能长期不断地 进行放电的一类电池。

它的特点是电池自身只是个载体，可以把燃料电池看成一种需要电能时将反应物从外部送入电池的一次电池。

电化学腐蚀与防护知识讲解电化学腐蚀与防护是关于金属材料在电解质溶液中遭受腐蚀的一门学科。

电化学腐蚀是指金属在电解质中发生氧化或还原反应，从而造成金属表面的损坏。

在现实生活和工业生产中，电化学腐蚀是一个严重的问题，会导致设备的损坏、金属结构的衰退以及经济损失。

因此，了解电化学腐蚀的机理以及相应的防护措施显得尤为重要。

电化学腐蚀的机理主要涉及三个基本要素：金属、电解质和电流。

当金属与电解质接触并通电时，金属表面会发生氧化或还原反应。

这些反应产生的电流会通过电解质传递，导致金属表面的原子或离子发生变化，从而引起腐蚀。

在电化学腐蚀过程中，有两个重要的反应：阳极反应和阴极反应。

阳极反应是指金属表面的原子或离子失去电子并进入电解质中，从而形成阳极溶解。

阴极反应则是指电解质中的氧气或水接受电子并与金属表面的离子结合，从而形成阴极还原。

这两个反应共同作用，加速了金属的腐蚀过程。

为了防止电化学腐蚀，人们采取了各种防护措施。

其中最常见的方法是使用保护涂层。

保护涂层可以阻隔金属与电解质的直接接触，减少氧气和水分子进入金属表面的机会，从而降低了腐蚀的速度。

常见的保护涂层材料包括有机涂料、无机涂料和金属涂层。

有机涂料一般用于室温下的腐蚀防护，而无机涂料和金属涂层则适用于高温和腐蚀性环境下的防护。

除了保护涂层，还有其他的防护方法可以应用于电化学腐蚀。

例如，可以通过电化学方法来保护金属。

电化学保护是利用外加电流来抵消电化学腐蚀反应，从而保护金属不受腐蚀。

这种方法常常用于防护埋地管道和水下设备。

另外，还可以采用合金化、电镀和阳极保护等方法来提高金属的抗腐蚀性能。

还需要注意一些因素来预防电化学腐蚀。

例如，要控制电解质的浓度和温度，避免过高的浓度和温度加速腐蚀的发生。

电化学腐蚀与防护是一个重要的学科，关乎到工业生产和设备的正常运行。

了解电化学腐蚀的机理和防护措施对于保护金属材料的完整性和延长使用寿命至关重要。

通过合理的防护措施和预防措施，可以有效地减少电化学腐蚀的发生，降低经济损失。

【知识梳理归纳】一、金属的电化学腐蚀1．金属的腐蚀(1)概念金属或合金与周围的物质发生反应而引起损耗的现象．(2)实质金属原子电子变成阳离子的过程．即金属发生了反应．(3)类型根据与金属不同，可分为腐蚀和腐蚀．2．化学腐蚀金属跟接触到的干燥气体如(O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生而引起的腐蚀．3．电化学腐蚀(1)概念不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化．（2）分类以钢铁的腐蚀为例【问题探究】将纯铁放入稀H2SO4中，发生的是析氢腐蚀吗？提示：不是．析氢腐蚀是指不纯的金属(或合金)接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀，纯铁与稀H2SO4发生的是化学腐蚀．二、金属的防护1．改变金属内部组织结构如制成等．2．金属表面加保护层如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法．3．电化学保护(1)牺牲阳极的阴极保护法——原理被保护的金属上连接一种更的金属，被保护的金属作原电池的极．(2)外加电流的阴极保护法——原理被保护的金属与电源的极相连，作电解池的极．【自我诊断训练】1．(2012·福建高三质检)打开右图所示装置中的止水夹，一段时间后，可能观察到的现象是 ( )A．烧杯中有气泡产生B．试管内有黄绿色气体产生C．铁丝网的表面产生锈迹D．烧杯内溶液变红色2．下列关于金属腐蚀的叙述中，正确的是 ( )A．金属被腐蚀的本质是M＋n H2O === M(OH)n＋n/2H2↑B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀3．如图所示，在水槽中装入蒸馏水后，铁块腐蚀速率的大小顺序正确的是( )A．Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ B．Ⅰ＞Ⅲ＞ⅡC．Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ D．Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ4．下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是 ( )A．在铁门、铁窗表面涂上油漆B．自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在遮雨的地方C．家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处D．把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减小铁闸门的腐蚀速率5．(1)将铜棒与锌棒用导线连接，依次插入分别盛有：①硫酸溶液；②硫酸铜溶液；③硫酸钠溶液的三个烧杯中，此时，铜棒上发生的主要反应是：①_____________________________________________；②_____________________________________________；③______________________________________________.【核心考点突破】考点一金属的腐蚀1．化学腐蚀与电化学腐蚀2．金属腐蚀快慢的影响因素不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗．金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：(1)与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性相差越大，氧化还原反应的速率越快，金属被腐蚀的速率就越快．(2)与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀．一般说来可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀．【*真题典例感悟*】【例1】（2011·浙江卷）将NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。