《金属腐蚀与防护》课程习题集.docx
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《金属腐蚀与防护》课程习题集
《金属腐蚀与防护》课程习题集
《金属腐蚀与防护》课程习题集
1.低碳钢在海水中的腐蚀速度为0.4440g/m2?
h,试换算成mm/a表示的深度指标,并
计算电流密度。
设ρFe=7.8g/cm3。
(参考答案:
VL=0.500mm/a,ia=4.26?
10-5A/cm2)
2.常用的评定金属均匀腐蚀速度的方法有哪几种?
如何进行相互之间的单位换算?
为什么这些方法不适用于局部腐蚀?
3.20#碳钢试片规格为25?
30?
3mm,悬挂小孔径3mm,浸在25oC的自来水中,试验
前试片重17.0858g,浸泡10天后取出,清除腐蚀产物后称重为16.9988g,问:
试片年腐蚀率多少(mm/a)?
若用该材质制作盛水储罐,假定使用期20年,壁厚至少要多厚?
设ρFe=7.8g/cm3。
(参考答案:
4.40mm)
4.测得铁在H2SO4中的腐蚀电流密度ia=1?
10-5A/cm2,试将其换算成重量表示法及
深度表示法的腐蚀速度。
已知铁的摩尔质量为55.84g,ρFe=7.8g/cm3。
(参考答案:
V-=0.104g/m2?
h,VL=0.177mm/a)
5.有一锌样品表面积为30cm2,重量为21.4261g,在400oC高温空气中氧化180小时
后重量为21.4279g,已知ρZn=7.14g/cm3。
试求:
V-、V+、VL。
(参考答案:
V+=3.33?
10-3g/m2?
h,V-=1.35?
10-2g/m2?
h,VL=1.656?
10-2mm/a)
6.什么是金属的腐蚀?
举例说明金属腐蚀与防护的重要性。
7.什么是化学腐蚀和电化学腐蚀?
举例说明。
8.按腐蚀形态分,金属腐蚀可分为哪些类型?
9.在25?
C、1atm下,计算铁电极Fe2+/Fe在标准状况下的氢标电位(αH+=1,αFe2+=1),
已知μFe2+=-__.2J/mol。
(参考答案:
?
?
Fe2+/Fe=-0.440V)
10.求25?
C时下列电池中,正负极的电极电位各为多少伏?
电池电动势有多大?
PtOPbOPb2+(α=0.02)OOCl-(α=0.1)OCl2(1atm)OPt
已知?
?
Pb2+/Pb=-0.126V,?
?
Cl
-=1.359V
2/Cl
(参考答案:
E=1.593V)
11.写出能斯特公式的一般表达式及推导,它的适用范围,公式中各系数的含义。
12.下列电池中,哪个电极发生氧化反应?
哪个电极发生还原反应?
Ag,AgBrOBr-(α=0.001)OOCl-(α=0.01)OAgCl,Ag
其?
?
Ag
-=0.095V,?
?
Ag,AgCl/Cl-=0.2224V
,AgBr/Br
(参考答案:
左边发生氧化反应)
13.如何根据腐蚀反应自由能变化(?
G)T,P判断金属腐蚀发生的可能性?
14.如何根据电极电位判断金属腐蚀发生的可能性?
15.试确定25?
C时,铁在中性的水中是否有可能发生析氢腐蚀?
已知:
Fe(OH)2的溶度
=5.065?
10-5kPa,?
?
Fe2+/Fe=-0.440V,水的离子积积为1.65?
10-15,空气中PH
2
为1.008?
10-14。
(参考答案:
可发生)
16.某一循环冷却水系统采用碳钢冷却管。
当循环冷却水中含有1?
10-5mol/L的Cu2+
时,会否在碳钢管上析出Cu?
(参考答案:
会)
17.什么是腐蚀原电池?
其基本组成是什么?
腐蚀原电池有哪几种类型?
18.什么是微观腐蚀电池和宏观腐蚀电池?
分别是如何形成的?
19.什么是电化学腐蚀的次生过程?
20.电位-pH图构成的基本原理是什么?
21.电位-pH图中点、线、面的含义是什么?
22.根据Fe-H2O体系电位-pH图,处于腐蚀区的Fe可采取哪几种方法防止被腐蚀?
23.什么是实验电位-pH图?
它对腐蚀研究有何意义?
24.什么是极化?
去极化?
它们在腐蚀与防护研究中有何意义?
产生极化的原因有哪
些?
25.如图2-1所示,锌铜电极面积均为5cm2,线路内电阻
120Ω,外电阻110Ω。
断路时,两电极电位值分别为:
?
Cu=0.05V,?
Zn=-0.76V。
问:
电路刚接通瞬间电流
密度有多大?
它是测得的稳定值200μA的多少倍?
并
求出电路稳定时的电池的总极化值。
图2-1铜锌原电池示意图
(注:
?
?
总=?
?
a+|?
?
k|)
(参考答案:
7.043?
10-4A/cm2;17.6倍;0.764V)
26.什么是浓度极化?
产生原因是什么?
27.什么是极限扩散电流密度?
它受那些因素影响?
28.什么是活化极化?
产生原因是什么?
29.电极电位的变化对电荷传递步骤会产生什么影响?
其影响的实质是什么?
30.试计算18oC时,用1mA/cm2的电流密度在银电极上电解0.1mol/L的AgNO3水溶
液时的阴极浓度极化过电位值。
已知|id|=2mA/cm2。
(参考答案:
|η|=0.017V)
31.在pH=1的除氧H2SO4中对铂电极进行阴极极化,测得下列数据,求氢离子在铂电
极上放电的b、i0值。
i(A/cm2)?
(V)
1-0.01-0.334
2-0.1-0.364
(参考答案:
b=0.03V;i0=6.81?
10-12A/cm2)
32.电化学极化与交换电流密度i0大小有何关系?
33.在酸性介质中测得下述金属电极上阳极过电位的数据满足Tafel关系:
|η|=a+blg|i|,
a、
b值分别为
CuPbHg
a(V)0.871.561.40
b(V)0.1200.1100.118
求在Cu、Pb、Hg上的反应传递系数α、β和交换电流密度i0。
(设n=1)
(参考答案:
i0Cu=5.62?
10-8A/cm2;i0Pb=6.58?
10-15A/cm2;i0Hg=1.37?
10-12
A/cm2)
34.说明ai、ki、0i、ai、ki之间的关系。
35.计算锌在20oC、3%的NaCl溶液中的最大腐蚀速度(以mm/a表示)。
已知氧在该
介质中浓度为2.25?
10-7mol/cm3,扩散层厚度为7.5?
10-2cm,氧扩散系数D=1.95?
10-5cm2/s,ρZn=7.2g/cm3。
(参考答案:
VL=0.333mm/a)
36.软钢在pH=2的溶液中,25oC下其腐蚀电位相对饱和CuSO4电极为-0.640V(饱和
CuSO4电极电位为0.316V),已知软钢上析氢反应的交换电流密度io=10-5A/cm2,试计算软钢腐蚀速度(以mm/a表示)。
设α=0.5,AFe=56,ρFe=7.8g/cm3,电化学控制步骤为单电子反应(n=1)。
(参考答案:
VL=6.47mm/a)
37.什么是活化控制的腐蚀体系?
请写出活化控制腐蚀体系的极化电流与极化电位之
间关系式,强极化条件下?
?
~lg|i|关系式,并分别画出示意图。
38.影响腐蚀速度因素有哪些?
39.为什么交换电流密度i0会影响腐蚀电位?
c高低?
40.某钢制容器壁厚1mm,在腐蚀介质中用电化学方法测得其腐蚀电流ic=100μA/cm2,
假设为均匀腐蚀,问该容器最多可使用多长时间?
AFe=56,ρFe=7.8g/cm3。
(参考答案:
313天)
41.将铁置于25oC、Fe2+活度为1、pH值为3的溶液中,已知铁在该溶液中交换电流密
度为10-4A/m2,H2在铁上析出的交换电流密度为10-3A/m2,铁氧化过程和氢离子还原过程的b值分别为0.06V和0.112V。
求铁在该溶液中的腐蚀电位和腐蚀电流密度。
(参考答案:
ic=1.51?
10-2A/m2,?
c=-0.309V)
42.什么是Tafel公式和Stern公式?
有何应用?
43.25oC下某电极反应的交换电流密度i0=5?
10-3A/m2。
(1)电位阳极极化时,其过电位为0.199V,求稳态电流密度。
(2)对电极进行阴极极化,ik=-0.205A/m2。
问达到稳态时,过电位又是多少?
设α=0.5,n=1。
(参考答案:
0.241A/m2;-0.191V)
44.什么是理想极化曲线和实测极化曲线,各有何用途?
请画出示意图,并说明图中各
线代表的含义。
45.采用线性极化仪评定耐海水用钢,极化值为+5mV和-5mV,测得电流值分别为
+34μA及-31.2μA,用失重法校得常数B=19.5mV,求该钢材在海水中的平均腐蚀率(mm/a)。
已知ρFe=7.8g/cm3,试样表面积2cm2。
(参考答案:
VL=0.745mm/a)
46.根据下列数据求阴极、阳极和电阻控制程度,并计算最大腐蚀电流密度和相应腐蚀
电位:
i(A/cm2)?
k(V)?
a(V)
0-0.265-0.420
4?
10-4-0.295-0.370
(参考答案:
imax=7.75?
10-4A/cm2,?
c=-0.323V)
47.测定腐蚀速度的电化学方法有哪些?
分别说明其测定原理及适用范围。
48.什么是伊文思腐蚀极化图?
它是根据什么曲线绘制的?
它在腐蚀研究中有哪些应
用?
49.已知纯铁和纯铅在25oC、1mol/L的H2SO4中的动力学参数如下:
ioH(Fe)=10-6A/cm2,
ioH(Pb)=10-12A/cm2,bk=0.118V。
(1)比较氢在两种金属上的析出速度;
(2)求氢在两种金属上的过电位值,设|iH|=10-3A/cm2。
50.什么是析氢腐蚀和耗氧腐蚀?
它们分别在什么情况下发生?
51.影响耗氧腐蚀的主要因素有哪些?
试述耗氧腐蚀一般规律。
52.比较析氢腐蚀和耗氧腐蚀特点。
53.分析比较工业锌和纯锌在中性NaCl溶液中和稀盐酸中的腐蚀速度及杂质的影响。
54.什么是金属的钝化?
化学钝化和电化学钝化有何异同?
55.影响化学钝化因素有哪些?
56.影响电化学钝化因素有哪些?
57.画出金属的阳极钝化曲线,说明该曲线上各特征区和特征点的物理意义,以及钝化
曲线上各参数?
p、ip
、?
cp、icp
、
?
F、?
b
、
?
pp、?
tp的含义,如何根据以上参数判断金属
钝化能力及钝态稳定性?
58.如何用?
b、?
pp判断金属的耐点蚀性能?
59.什么是电偶腐蚀?
用极化曲线说明电偶腐蚀原理和防止方法。
60.什么是大阴极小阳极结构?
有何危害?
61.缝隙腐蚀发生的条件是什么?
什么是闭塞电池自催化作用?
62.什么是小孔腐蚀?
小孔腐蚀易发生在什么体系中?
如何测定材料的耐小孔腐蚀的
性能?
63.什么是晶间腐蚀?
用“贫铬理论”说明不锈钢晶间腐蚀原理。
64.什么是应力腐蚀?
应力腐蚀有哪几种类型?
分别是如何发生的?
65.什么是应力腐蚀破裂?
有何特征?
如何防止?
66.氢损伤有哪几种类型?
分别如何产生?
如何防止氢损伤?
67.什么是腐蚀疲劳?
腐蚀疲劳有何特征?
68.腐蚀疲劳和应力腐蚀破裂有何区别?
69.什么是磨损腐蚀?
说明空泡腐蚀发生原因。
70.什么是选择性腐蚀?
黄铜脱锌有何形态特征?
其原理是什么?
71.细菌腐蚀有何特点?
常见腐蚀性菌有哪些?
试述硫酸盐还原菌腐蚀机理。
72.什么是大气腐蚀?
大气腐蚀受哪些因素影响?
如何防止金属的大气腐蚀?
73.大气环境中金属表面水膜是如何形成的?
74.海水腐蚀有何特点?
如何控制?
75.土壤腐蚀有哪几种形式?
分别是如何发生的?
如何防止?
76.什么是杂散电流腐蚀?
发生在什么部位?
77.什么是阴极保护?
主要控制参数有哪些?
请作图说明阴极保护原理和适用范围。
78.铁在海水中以2.5g/(m2d)的速度腐蚀,假设发生的腐蚀为耗氧腐蚀并受氧去极化
控制,试计算达到完全阴极保护时所需的最小初始电流密度(A/m2)。
(参考答案:
0.0997A/m2)
79.什么是阳极保护?
其保护原理是什么?
阳极保护主要参数如何确定?
阳极保护适
用于什么体系?
80.比较阴极保护和阳极保护。
81.常用的防腐蚀技术有哪些?
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