2.1 金属电化学腐蚀倾向的判断 .ppt

三、标准电极电位的作用 (1)标准电极电位序在一定的条件下反映了金属的活泼性。电位负的金属容易失去电子是活泼金属，电位正的金属容易得到电子是不活泼金属，电位越负,腐蚀的可能性越大。 如 E0Zn/Zn2+ = -0.763 V，E 0Fe/Fe2+ = -0.44 V，所以，锌和铁在空气中和酸中都容易发生腐蚀。而E0Ag/Ag+ = 0.80 V，E0Au = 1.42 V，它们则不容易发生腐蚀。 三、标准电极电位的作用 （2）当两种或以上的金属共存于同一电解质溶液时，可根据电位序初步估计哪种金属被加速腐蚀，哪种金属被保护。 如锌与铁相接触，在有电解质溶液存在时就构成了腐蚀电池。因为，E0Zn/Zn2+ = -0.763 V，E0Fe/Fe2+ = -0.44 V，所以，锌更容易发生腐蚀。 （3）可以初步判断电池的正负极和计算电池的标准电动势。 Zn ︳ZnSO4 ‖ Cu2+ ︳ Cu E0Zn/Zn2+ = -0.763 V ，E0Cu/Cu2+ = 0.34 V △E = 0.34-(-0.76)=1.103 V 三、标准电极电位的作用 （4）标准电位序指出了金属（包括H+）在水溶液中置换次序。金属元素可以置换比它电位更正的金属离子， 如 Cu + Hg2+ → Cu2+ + Hg 标准电位负的金属可以置换H离子而析出氢气，但标准电位为正值的金属则不能与H+发生反应。 Zn + H+ → Zn2+ + H2 Cu + H+ → Cu2+ + H2(不反应) 三、标准电极电位的作用 （5） 可以估计溶液中各种离子在阴极上析出的先后顺序。 电解过程中，在阴极优先析出的金属离子应是电极电位较正，易得电子的金属离子。如含Zn2+ 、 Ni2+ 、 Cu2+ 、 Ag+ 等离子的水溶液中，金属的标准电极电位分别为-0.763、 -0.25 V、0.34 V 和0.86 V，故电解时金属在阴极优先析出的顺序可能是 Ag+ → Cu2+ → Ni2+ → Zn2+ 四、标准电极电位的局限性 （1）用标准电位进行分析时，只指出了反应进行的可能性，而不涉及反应速度。 （2）标准电极电位是电极在水溶液中和标准状态下的氢标电位，对于非水溶液和气体反应以及固体在高温下的反应是不适用的。 （3）只适用于单质金属，而排斥了合金材料，因为合金不具备平衡电极电位值。 （4）实际条件下金属平衡电极电位还依赖温度和平衡时该离子的活度等条件。 例如：屋檐的水槽、浇花用的水壶和水桶等器具一般是用白铁皮(镀锌铁皮)制成的,而白铁皮被腐蚀时，锈斑容易在表面上扩展开来，镀锌层先被腐蚀而内部的铁却不易被锈蚀。 标准电极电位的局限性 标准电极电位的局限性 盛放食品的罐头盒总是处在超市的环境中，铁在潮湿的环境中非常容易与空气中的氧气作用而生锈，一旦出现锈蚀破损，空气中的一些细菌就会进入到罐头中，使食物很快腐败。 标准电极电位的局限性 为了保护铁不被腐蚀，人们想了一个绝妙的办法，让铁穿上“衣服”，但是该选择什么样的材料做铁的“衣服”呢？人们考虑到，由于罐头盒是用来盛放事物的。所以这种材料必须无毒，将他镀在铁表面后所形成的渡边还应该牢固、致密，绝不能让空气接触到铁。挑来选去只有锡就合适，他不仅无毒，而且在空气中它自身就可以生成一层保护自己的“盔甲”，给铁穿上它，空气当然进不到金属内部去了。因此锡被镀在铁的表面，这样就可以有效地防止管头里的食品腐败变质。  标准电极电位的局限性 有些罐头是用“马口铁”(镀锡铁皮)密封的。如果按照电动序，铁比锡活泼，因为EoFe=-0.440, EoSn=-0.136 V，在含有空气水溶液中它们表现的确符合这个规律。为什么可以这样做呢？ 标准电极电位的局限性 在装食品的镀锡铁皮容器内，由于食品中有机酸对锡的络合作用，使得锡离子浓度大大降低，导致锡电位将负移到比铁还负，这个条件在罐头容器内总是满足，所以镀锡铁皮作为罐头容器可安全使用，不致于造成铁腐蚀污染食品的现象。 （按照能斯特方程计算，EM = EM0 + RT/nF·In[(Mn+ / M)] 当锡离子与铁离子的活度比降到5×10-11时，锡电位将负移到比铁还负） 标准电极电位的局限性 (5)另外，电动序没有考虑到金属表面膜对电极电位的影响。 Cr -0.913V Zn -0.762 V Al -1.66 V Cr、Al在电动序上和锌相当，但实际上因表面钝化膜存在，其行为更像铜、银等金属。 显然，这不是电动序的错，而是此时有氧化膜的电极已经不同于原来的无氧化膜的电极了。 本节教学总结 1 掌握腐蚀反应发生的热力学判据（ΔG）T,P 2 掌握标准电极电位和腐蚀反应之间的关系