第8章-金属阳极过程
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电化学原理及应用智慧树知到课后章节答案2023年下北方民族大学北方民族大学第一章测试1.电解池的正极对应于()A:阴极 B:不确定 C:阳极答案:阳极2.影响离子运动速度的主要因素不包括:()A:离子的本性 B:温度 C:溶剂黏度 D:溶液pH答案:溶液pH3.第一个化学电源是1799年由物理学家()。
A:法拉第 B:伽伐尼 C:伏打答案:伏打4.电池放电时正极对应于()。
A: 不确定 B:阳极 C:阴极答案:阳极5.目前电化学的测量方法有()。
A:示差法 B: 稳态法 C:暂态法 D:补偿法答案: 稳态法;暂态法6.()属于电化学研究范畴。
A:腐蚀 B:电解池 C:电池 D:磨损答案:腐蚀;电解池 ;电池7.石墨中能够导电的载流子是()。
A:电子B: 等离子体 C:其余选项都不对D:离子答案:电子8.对电化学学科做出重大贡献的人物有()A:塔菲尔 B:牛顿 C:法拉第 D: 能斯特答案:塔菲尔;法拉第; 能斯特9.现代电化学研究的主体对象是()。
A:电极过程动力学 B: 电化学热力学 C:电解质溶液理论 D:其余选项都不对答案:电极过程动力学10.第一类导体的载流子是()A:空穴 B:正离子 C:电子 D:负离子答案:空穴;电子第二章测试1.相间电位产生主要的原因是()A:偶极子双电层 B:吸附双电层 C:离子双电层 D:表面电位答案:离子双电层2.最精确和合理的测量电池电动势的方法是 ( )A:电容法 B:补偿法 C:示差法 D:伏安法答案:补偿法3.伽伐尼电位差又称为()A:化学位差 B:电化学位差 C:内电位差 D:外电位差答案:内电位差4.()是可测可控的。
A:绝对电位 B:外电位 C:内电位 D:相对电位答案:外电位;相对电位5.所有的电极都能建立平衡电势。
A:对 B:错答案:错6.298 K时,电池反应H2(g)+1/2 O2 = H2O(g)的标准电池电动势为E1,那么电池反应2H2(g)+O2 = 2H2O(g) 所对应的电动势为E2()A: E1=1/2E2 B: E1=E2 C:无法确定 D: E1=2E2答案: E1=E27.盐桥能()消除液接电位。
《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1.何谓腐蚀?为何提出几种不同的腐蚀定义?2.表示均匀腐蚀速度的方法有哪些?它们之间有何联系?3.镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚?若铅以这个速度腐蚀,其ϖ深(mm/a)多大?4.已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2,求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。
问铁在此介质中是否耐蚀?第二章电化学腐蚀热力学1.如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向?如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向?2.何谓电势-pH图?举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。
3.何谓腐蚀电池?有哪些类型?举例说明可能引起的腐蚀种类。
4.金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么?5.a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势(相对于SHE)。
b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。
6.当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中,CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时,银是否会发生析氢腐蚀?7.Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应?当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止?第三章电化学腐蚀反应动力学1.从腐蚀电池出发,分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。
2.在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么?3.浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么?4.混合电位理论的基本假说是什么?它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论?5.何谓腐蚀极化图?举例说明其应用。
6.试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。
7.何谓腐蚀电势?试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。
8.铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V(相对1mol/L甘汞电极)时的氢过电势是多少?9.Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V(相对1mol/L甘汞电极),计算该电极的极化值。
图8.1 金属的阴阳极极化曲线第8章 金属阳极过程8.1 金属阳极溶解8.1.1 概述化学电源、电解冶炼、电镀工业等都广泛地使用可溶性金属阳极,它往往要求金属阳极能够正常的溶解。
金属以离子形式进入溶液的阳极过程是由许多步骤组成的(阴极过程逆过程)。
从位置因素考虑金属的边角处先溶解。
包括金属晶格的破坏、电子转移、金属离子水化(或络合)等,并由对流、电迁移、扩散等方式使它们离开电极表面,用图表示如下:一般金属离子的水解过程速度很快,不会成为控步,金属晶格的破坏、电子转移步骤往往是控步。
以电化学步骤为例:()根据“微观可逆”原理,由于多价金属离子还原过程中往往是第一个电子还原步骤最慢,因此在阳极溶液过程中是失去最后一个电子的步骤最慢,即为控制步骤。
(为表观传递系数)显然, 即阳极的表观传递系数较阴极大。
对应的极化曲线如右图。
8.1.2金属阳极溶解的影响因素1、 金属本性的影响。
金属阳极溶解的条件为: 可能性,速度视大小而定。
(典型:氢氧反应生成水,热力学上没问题,但必须提供一定能量后反应才会发生)即只要电极位高于金属的平衡电位与过电位之和即可发生电极的溶解。
:热力学参数,表示反应的可能性。
越小,反应越容易进行。
一定时,大,则 小,小,则大。
注:这里高、中、低与氢过电位金属无关。
(上述过电位是指在一定电流密度下的相对大小,而氢过电位是指时的过电位)2、 溶液组成的影响即浓度C 、络离子、表面活性剂、阴离子(卤素等)的影响。
这里主要介绍阴离子的影响。
1 阴离子对阳极反应的影响比对阴极反应的影响大溶液中阴离子浓度记为,一般为卤素或等。
此时(单电子为例)=1、2、3之中的某一正数。
不仅影响电位,还可以以一定的反应级数参加反应。
这说明与金属表面上的金属形成了表面络和物。
2 并不是所有的阴离子都能加速阳极过程。
如果生成的表面络合物可溶,则使金属上的键变弱,容易使金属离子进入溶液,从而加速电极过程;而有些阴离子则无此能力,在表面上吸附后阻化了反应的进行。
阳极工艺流程阳极工艺是一种重要的金属加工工艺,广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
它通过电化学原理,在金属表面形成一层致密、均匀、耐腐蚀的氧化膜,提高金属的耐蚀性和耐磨性。
下面将介绍阳极工艺的流程。
首先,准备工件。
在进行阳极处理之前,需要对工件进行清洗和去油处理,以确保金属表面干净无尘,去除表面油污和杂质,为后续的处理工作做好准备。
接着,进行阳极氧化。
将清洁的工件放入含有氧化剂的电解槽中,通过外加电流,在工件表面形成氧化膜。
氧化剂通常采用硫酸、硫酸铬、磷酸等化学物质,根据不同金属材料的特性和要求选择合适的氧化剂。
随后,进行封孔处理。
在氧化膜形成后,需要对其进行封孔处理,以提高氧化膜的密封性和耐蚀性。
封孔处理通常采用热水封孔或镉盐封孔,通过热水或镉盐溶液的浸泡,将氧化膜表面的微孔封闭,形成致密的保护膜。
接着,进行着色处理。
根据工件的要求,可以对氧化膜进行着色处理,以改变其表面颜色,增加装饰效果。
着色处理通常采用阳极氧化着色或化学着色,通过在特定条件下控制氧化膜的厚度和孔隙结构,使其呈现出不同的颜色。
最后,进行封闭处理。
在氧化膜形成并完成着色处理后,需要对其进行封闭处理,以提高其耐蚀性和耐磨性。
封闭处理通常采用热封闭或冷封闭,通过热处理或化学溶液浸泡,将氧化膜表面的微孔封闭,形成致密的保护膜。
总之,阳极工艺流程包括准备工件、阳极氧化、封孔处理、着色处理和封闭处理。
通过这一系列工艺步骤,可以使金属表面形成均匀致密的氧化膜,提高其耐蚀性和耐磨性,满足不同工件的功能和装饰需求。
阳极工艺在工业生产中具有重要的应用价值,对于提高产品质量和降低成本具有重要意义。
第八章电解冶金及有关功能材料的制取第一节电解制取金属及合金材料的重要意义和电解冶金的分类金属和合金材料在国民经济中具有很重要的地位,在自然界中,金属元素一般都是以化合物存在金属冶炼与合金材料的制取是必不可少的。
金属化合物还原为金属的两种方法:①热还原法,用还原剂如碳、氢、镁、钠在一定温度下把金属化合物还原为金属;②电解法,包括电解提取(或称电解生产)、电解精炼以及粉末金属的制取。
电解法制取金属的优点:①还原能力强,用还原剂方法不能还原的活泼金属如钠,电解是其惟一的制备方法;②不用还原剂,引入杂质较少,可获纯度较高的金属;③与火法冶金相比,水溶液电解放入大气中的烟尘和废气较少,有利于环境保护。
因此,已有不少金属采用电解法进行生产或精炼。
电解冶金:分为水溶液电解和熔盐电解两种。
水溶液电解大多数是电解金属氯化物或硫酸盐,电流效率高、操作条件简单。
熔盐电解制取碱金属、碱土金属、稀土金属、铝、钛等活泼金属。
在有机溶剂电解液中也可电沉积某些活泼金属及合金。
金属电沉积:包括金属电解提取、电解精炼和粉末金属的制取,电镀。
电解提取:矿物经化学处理,制成氧化物或盐类,进行电解以制取金属。
例如电解提取铜,其主要流程为铜精矿焙烧→焙烧产物(氧化铜、硫酸铜)的稀硫酸浸出和净化→硫酸铜溶液→电沉积铜。
电解时使用不溶性阳极,氯化物溶液常用石墨(或钛钌阳极)阳极,硫酸盐溶液常用铅或铅合金阳极。
电解精炼:利用电解方法将含有杂质的金属进行提纯。
把被精炼的金属作阳极,欲制取的纯金属或不被电解液腐蚀的其他金属作阴极,在适当的电解液中进行电解。
阳极上电位正于被精炼金属的杂质仍然留在电极上或成为粉末状沉淀,称为阳极泥。
其他电位比被精炼金属更负的杂质金属,则与被精炼的金属一起溶到电解液中,但只有被精炼的金属才能沉积在阴极上。
例如铜的电解精炼以粗铜作阳极,纯铜作阴极,电解液为酸性硫酸铜溶液,在阴极上析出纯铜。
电解制取金属粉末:在粉末冶金、有机合成等方面都要用到金属粉末。