2. 某腐蚀体系的参数为:
E 0a = -0.4V,E0c = 0.8V,Ecor = -0.2V。当R = 0时,Icor = 10mA,该腐蚀电池属于什么控制类型?如果欧姆电阻R = 90?,那么I?cor =? 腐蚀电池又属于什么控制类型?
解:由题可知:当R=0时有: Icor=(Eoc-Eoa)/ (Pc+Pa)
Pc+Pa=(Eoc-Eoa)/ Icor=(0.8+0.4)/10×10Pc=(Eoc-Ec)/ Icor=(0.8+0.2)/10×10则有 Pa=120-100=20Ω
因为Pc>>Pa,所以该电池属于阳极极化控制。 当欧姆电阻R=90Ω时有:
Icor'?3?2=120Ω
=100Ω
=(Eoc-Eoa)/(Pc+Pa+R)=(0.8+0.4)/(120+90)=5.71mA
因为R与Pc接近,所以该腐蚀电池为欧姆电阻和阳极极化共同控制。
第 三 章
1. 在下列情况下,氧电极反应的平衡电位如何变化: (1) 温度升高10?C (取Po2 =1atm,pH = 7)。 (2) 氧压力增大到原来的10倍 (温度25?C)。 (3) 溶液pH值下降1单位 (温度25?C)。
解:在中性溶液中,阴极的反应为:O2+2H2O+4e其平衡位则为Ee=E0(OH-/O2)+
RT4㏑(Po2/aOH-) nF?=4OH-
(1) 当温度升高10℃后有: Ee = E0(OH-/O2)+
R(T?10)4×㏑(Po2/aOH-) nFRT10R44=E+㏑(Po2/aOH)+ ㏑Po2/aOH-
nFnF则平衡电位变化量△Ee1= Ee’- Ee=
10R4㏑(Po2/aOH-) nF10R10R4=㏑Po2-㏑aOH- nFnFOH44又因㏑aOH=2.3lgaOH ,则有lga=pH-14
所以:△Ee1=10×8.314/(4×96500) ×
㏑Po2-10×8.314/(4×96500)×4×2.3×(7-14)
=0+0.01387=0.0139V>0
即:温度升高10℃后平衡电位正移0.0139V。 (2) 当氧压力增加到原来的10倍时
RTRTRT44㏑(10Po2/aOH)=E+ln10+㏑(Po2/aOH-) nFnFnFRT△E2= Ee’’-Ee =ln10
nFEe''=E+2 =(8.314×298.15)/(4×96500)×2.3 =0.0148V>0
即氧压力增大到原来的10倍时有氧电极平衡电位正移0.0148V (3) 当溶液pH值下降1时有
RTRT4RT4''㏑(Po2/aOH-)=E+ln Po2-㏑aOH- nFnFnFRT4RTRT4RT'ΔE3= Ee’’’-Ee=E+ln Po2-㏑aOH-(E+ln Po2-㏑
nFnFnFnFEe=E+3'''aOH)
'?4RT4RT=2.3(PH-14)+2.3(pH-14) nFnFRT8.315?298.15?2.3 =×2.3==0.0591V>0
F96500即pH值下降1个单位,氧电压反应平衡电位正移0.0591V。
2. 将铁置于饱和空气的碱溶液(pH = 10)中,按阳极反应为
(1) Fe + Fe2+ + 2e
(2) Fe + 2OH- = Fe(OH)2 + 2e
计算腐蚀倾向,二者是否相同?为什么?
解:在pH=10的碱溶液中,去极化还原反应为:
O2+2H2O+4eEe=E0(OH-/O2)+
?=4OH?
RT4㏑(Po2/aOH-) nF?160.0591 =0.401+lg(0.21/10)
4 =0.627V (1) 当阳极反应为Fe=Fe有Fe2?2?+2e?
+2OH2
?=Fe(OH)2↓
?15查得Ksp Fe(OH)=1.87×10a(Fe2? =1.87×10?15)=Ksp Fe(OH)/a[OH]2?2/ 10?8=1.87×10?7mol/L
由:Fe=Fe+2e?
2?又有Eea= -0.440+0.02955lg a(Fe = -0.440+0.02955lg1.8×10 = -0.639V
(2)当阳极反应为 Fe+2OH查表有Ee0
?)
?7=Fe(OH)2+2e?4?
?=-0.875V [OH]= 10Fe/(OH)24 mol/L
RTEe=E+㏑(1/a[OH]nF)
?4 = -0.875+(8.315×298.15)/(2×96500)×2×2.3lg10 = -0.639V
综上则有两种计算所得结果相同,即二者的腐蚀倾向一样。
3. 将两根铜棒分别浸于0.01mol/L CuSO4溶液和0.5mol/L CuSO4溶液,组成一个金属离子浓差电池。
(1) 哪一根铜棒是阳极,哪一根铜棒是阴极? (2) 写出阳极反应和阴极反应,计算其平衡电位。 该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是多少伏?
解:(1)铜棒在0.01 mol/LCuSO4溶液中时有:Cu=Cu 查表得:γ(Cu又根据Ee0
=E+Cu/cu2?2?2?+2e?
)=0.41
2?RT㏑a(Cu) nF0.059 =0.337+lg(0.01×0.41)=0.266V
2当铜棒在0.5mol/LCuSO4溶液中时有:γ(CuEe0= E+Cu/cu2?'2?)=0.0668
2?RT㏑a(Cu)’ nF0.059=0.337+lg(0.5×0.0668)
2 =0.293V 因为Ee 0.5mol/LCuSO4溶液中电位低。故有铜在0.01 mol/LCuSO4溶液中作阳极,而在0.5mol/LCuSO4溶液中的铜棒作阴极。 (2)阳极反应:Cu=Cu其平衡电位Eea=0.266V 阴极反应Cu(3)Eec=Ee而Eea=Ee'Cu/cu2?'Cu/cu2?2?+2e? 2?+2e?=Cu ,其平衡电位Ee=0.293V ' =0.293V = 0.266V 有腐蚀倾向Eec-Eea=0.293-0.266=0.027V=27mV 即该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是27mV