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26 第五课 钢铁的电化学腐蚀和电化学保护

免费读1270字2024-07-22

  未知

  大家好,今天我们一起来学习高三年级第一学期第四单元第五课,钢铁的电化学腐蚀和电化学保护。今天让我们一起来看一座有近80年历史的世界第六悬壁桥,豪拉大桥。近几年他似乎遇到了些麻烦,这座大桥是钢筋旋壁桥,桥梁的建造几乎全部采用金属,建于1942年,全长705米,是目前世界第六悬壁桥。现在它面临坍塌的危险原因是当地的烟民的酸性湿垃圾,如今大桥几乎有一半的表皮全部都被腐蚀掉了,导致大桥面临坍塌危险。

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  大桥的主体是钢铁,钢铁的主要成分是铁,运用我们的化学知识,我们知道铁是会溶于稀硫酸的,那么这会是大桥面临倒塌的主要原因吗?首先让我们一起先来看一下钢铁的组成,我们通过这张表格发现,常见的钢铁中都含有碳,那么碳对于铁和稀硫酸的反应会有什么影响?图中a是铁与稀硫酸的反应,b是含有碳的钢铁与稀硫酸的反应。考虑到钢铁中的铁和碳在微观上是契合在一起的,所以我们用导线将两者相连,并加入电流计观察是否存在电流。这两个装置中的铁会有何不同。

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  装置鼻和我们之前学习的新铜元电池很相似,先让我们一起来回顾一下新同源电池,大家还记得现象是什么吗?该实验有3处现象,分别是芯片逐渐溶解,铜片上产生大量气泡,电流计指针发生偏转。大家还记得为什么电流机指针会发生偏转吗?电子源自芯片,不断地从芯片流向铜片,在铜片表面与溶液中氢离子结合深沉氢气。在这个过程中,电子通过从芯片到铜片的定向移动产生了电流,将化学能转化为了电能。这个装置为元电池,其中芯片是负极,铜片是正极。我们可以分别书写电极反应式,其中负极失去,电子发生氧化反应战,即得到电子发生还原反应。该装置中电子和氢离子集中在铜片表面,大大提高了氢离子与电子结合的几率,加快了化学反应速率。

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  可见,构成元电池的条件有4个,分别是自发进行的氧化还原反应,两个活泼性不同的电极电解质、溶液或溶的电解质以及闭合电路,而适当的改变原电池中电极材料和电解池溶液,就会形成千变万化的电池,如我们日常生活中常见的碳性电池、碱性电池。我们如果将新铜元电池中芯片铜片改为铁片,石墨铁作为活泼金属作为负极,失去电子,生成亚铁离子,电子定向移动,经电流剂在石墨表面与溶液中的氢离子结合,产生氢气,使电流剂指针发生偏转并在石墨上产生大量气泡形成铁碳元电池。通过复习,我们知道了装置b属于原电池,那么这两套装置中哪个的铁腐蚀的更快?装置a,中铁表面失去的电子和溶液中的氢离子无序碰撞,产生氢气,而装置b中铁失去的电子定向移动至石墨表面,溶液中的阳离子也大量聚集在正极附近,氢离子和电子高效结合,大大加快了铁的腐蚀。

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  对于像a装置这一类氧化还原反应的辅食,我们称之为化学辅食。像b这一类形成原电池的氧化还原腐池,我们称之为电化学腐蚀。在我们日常生活中,电化学腐蚀更普遍。大桥上的酸性溶液一般会以水膜的形式覆盖在钢铁表面,水膜中含有

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