电化学腐蚀的原理及应用
1. 什么是电化学腐蚀
电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生氧化反应和还原反应，导致金属表面发生物理和化学变化的过程。在电化学腐蚀过程中，金属表面被腐蚀掉，在金属内部生成电化学腐蚀产物，从而导致金属的退化和破坏。
2. 电化学腐蚀的原理
电化学腐蚀是由以下三个基本要素组成的： - 金属：作为电极参与电化学反应。
- 电解质溶液：提供导电性和溶解氧的介质。 - 环境：包括温度、压力、湿度等因素，会对腐蚀过程产生影响。
电化学腐蚀的过程可以分为两种基本反应： 1. 氧化反应（阳极反应）：金属表面发生氧化反应，将金属原子转化为正离子并释放电子。 2. 还原反应（阴极反应）：导电的电解质溶液中的阳离子被还原为金属或者其他物质。
通过以上两种反应，金属表面发生物理和化学变化，导致腐蚀和金属破坏。
3. 电化学腐蚀的应用
电化学腐蚀的原理和机制在工业和科学研究中有广泛的应用。以下是一些主要的应用领域。
3.1 金属腐蚀研究
电化学腐蚀的研究对于理解金属的腐蚀行为和机制至关重要。通过研究不同金属在不同环境下的电化学腐蚀行为，可以评估金属的腐蚀性能，选择合适的材料用于特定的应用，以延长金属的使用寿命。
3.2 防腐蚀技术
电化学腐蚀的原理为防腐蚀技术的研发和应用提供了理论基础。通过使用合适的涂层、阻隔层或者中和剂等物质，可以降低金属的腐蚀速率，延长金属的使用寿命。例如，在航空航天工业中，通过电镀技术给金属表面添加一层保护性的金属镀层，可以防止金属在高温和高湿环境下的腐蚀。
3.3 腐蚀监测和控制
电化学腐蚀的研究还为腐蚀监测和控制提供了方法和工具。通过使用电化学腐蚀监测技术，可以实时监测金属的腐蚀速率和腐蚀产物的生成情况。这对于设备的维护、预测设备的寿命和做出合理的维修计划非常重要。 3.4 腐蚀改良和治理
电化学腐蚀的原理还可应用于腐蚀改良和治理。通过了解腐蚀的原因和机制，可以研发出适用的腐蚀治理方法，以减少或避免金属材料的腐蚀。例如，在海洋工程中，通过使用防腐漆、涂层和防腐剂等材料，可以降低金属在盐水中的腐蚀速率。
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1 第二章 金属的电化学腐蚀
通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极；进行还原反应的电极就叫做阴极。由此表明，作为一个腐蚀电池，它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成：
1、阳极过程： 金属溶解，以离子的形式进入溶液，并把当量的电子留在金属上；
2、阴极过程： 从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受；
3、电流的流动：金属部分：电子由阳极流向阴极；
溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移。
4、腐蚀电池的类型
可以把腐蚀电池分为两大类：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池
一、宏观腐蚀电池
1）、异金属接触电池
2）、浓差电池
3）、温差电池
二、微观腐蚀电池
在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的
1、金属化学成分的不均匀性
2、组织结构的不均匀性
3、物理状态的不均匀性
4、金属表面膜的不完整性
当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度规定为25C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于E0，故E0称为 标准电位。
由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的
极化作用。
当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。
当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化。
消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程
根据控制步骤的不同，可将极化分为两类：电化学极化和浓度极化
极化分类：
电化学极化：电子转移步骤最慢为控制步骤所导致
浓度极化：电子转移步骤快，而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤
电阻极化：电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。
1 新课标版·化学 高考总复习·模块新课标
双基限时练
一、选择题
1．(2012·吉林一模)下列有关电化学装置完全正确的是( )
A B C D
铜的精炼 铁上镀银 防止Fe被腐蚀 构成铜锌原电池
解析 电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，精铜作阴极，故A项错误。铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，故B项错误。C项是外接电源的阴极保护法，正确。铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，故D项错误。
答案 C
2．(2012·长沙名校模拟)现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是( )
A．阴极产物是氢气 B．阳极产物是氧气
C．阴极产物是铝和氧气 D．阳极产物只有氯气
解析 将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3，电解熔融的Al2O3，阳极为O2－放电，阳极产物为氧气；阴极为Al3＋放电，阴极产物为Al。
答案 B
3．(2012·大连双基测试)用惰性电极实现如下电解过程，下列说法正确的是( )
A．电解稀硫酸溶液实质上是电解水，故溶液pH不变 2 新课标版·化学 高考总复习·模块新课标
B．电解稀氢氧化钠溶液要消耗OH－，故溶液pH减小
C．电解硫酸钠溶液，在阴极上发生反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1
解析 电解稀硫酸实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液pH减小，A项错误。电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH－，阴极消耗H＋，实质上是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大，B项错误。电解Na2SO4溶液时，在阳极上发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在阴极上发生反应2H＋＋2e－===H2↑，C项错误。电解CuCl2溶液时，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故产物Cu和Cl2的物质的量之比为1:1。
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1 / 13 全方位教学辅导教案
学科：化学 任课教师：秦政宏 授课时间：2012年 月 日 星期
姓
名 性 别 年 级 总课时： 第 次课
教
学
内
容 金属的电化学腐蚀与防护
重
点
难
点 1金属的腐蚀本质和类型
2吸氧腐蚀和析氢腐蚀
3金属的防护方法
教
学
目
标 1知道金属的腐蚀本质和类型
2掌握吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理
3了解金属的防护方法
教
学
过
程 课前
检查
与
交流 作业完成情况：
交流与沟通：
针
对
性
授
课
请比较下列Fe腐蚀的快慢？
铁与酸反应，铁被腐蚀。 铁与碳形成原电池铁作负极被腐蚀。
腐蚀速率较慢。 腐蚀速率较快。
金属的腐蚀现象非常普遍：
1、钢铁生锈：
铁锈的主要成分： Fe2O3·XH2O
2、铜器表面生成铜绿：
铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO3
金属腐蚀的不利后果有哪些？
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2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成6人死亡
金属制品的腐蚀：
金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。
全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。
我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。
金属腐蚀还可能造成环境污染。
一、金属腐蚀的本质：
是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的过程。
M - ne- = Mn+
二、金属腐蚀的类型：
（1）化学腐蚀
金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。
