化学 - 电化学

金属的腐蚀与防护

• 钢铁的电化学腐蚀

原理：原电池

区分析氢腐蚀和吸氧腐蚀：

类型	析氢腐蚀	吸氧腐蚀
条件	水膜酸性较强（\(\ce{H+}\) 多）	水膜酸性很弱或呈中性
放电物质	负极 \(\ce{Fe}\)、正极 \(\ce{H+}\)	负极 \(\ce{Fe}\)、正极 \(\ce{O2}\)
负极反应	\(\ce{Fe - 2e- = Fe^2+}\)	\(\ce{Fe - 2e- = Fe^2+}\)
正极反应	\(\ce{2H+ + 2e- = H2 ^}\)	\(\ce{O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-}\)
总反应	\(\ce{Fe + 2H+ = Fe^2+ + H2 ^ }\)	\(\ce{2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2}\)

例题：

提取信息：饱和食盐水 \(\to\) 中性环境；酚酞试液 \(\to\) 检验 \(\ce{OH-}\)；\(\ce{K3[Fe(CN)6]}\) \(\to\) 检验 \(\ce{Fe^2+}\)。

[A]：显然正极 \(\ce{Zn}\) 放电，那负极什么放电呢？首先因为负极氧化失电子升价，所以不可能是 \(\ce{Fe}\)，又因为是中性，于是就只能是 \(\ce{O2}\) 了。且还是因为中性，故不能在电极反应式左侧配 \(\ce{H+}\)，只能在右侧配 \(\ce{OH-}\)，令酚酞变红。因为 X 处是 \(\ce{Zn}\)，所以 \(\ce{O2}\) 放电的地方只能是铁钉附近，故 [A] 正确。
结论：正 / 负极材料 \(\ce{Zn/Fe}\)，正极反应 \(\ce{Zn -> Zn^2+}\)，负极反应 \(\ce{O2 -> OH-}\)。这是 \(\ce{Zn}\) 的吸氧腐蚀。

[B]：和 [A] 差不多，此时铁钉做正极并放电，负极依然是 \(\ce{O2}\) 放电，和上面是同一个情况。
结论：正 / 负极材料 \(\ce{Fe/Cu}\)，正极反应 \(\ce{Fe -> Fe^2+}\)，负极反应 \(\ce{O2 -> OH-}\)。这是 \(\ce{Fe}\) 的吸氧腐蚀。

[C]：同样地，\(\ce{Mg}\) 做正极放电，\(\ce{O2}\) 负极放电，此时 \(\ce{Fe}\) 是被保护的（牺牲阳极保护法），并不会参与反应，因此不会产生深蓝色物质。
结论：正 / 负极材料 \(\ce{Mg/Fe}\)，正极反应 \(\ce{Mg -> Mg^2+}\)，负极反应 \(\ce{O2 -> OH-}\)。这是 \(\ce{Zn}\) 的吸氧腐蚀，\(\ce{Fe}\) 被利用牺牲阳极保护法保护。

[D]：与 [B] 同理，\(\ce{Fe}\) 做正极放电，未被保护。