鐵極化曲線測(cè)定市公開(kāi)課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽優(yōu)質(zhì)課金獎(jiǎng)名師賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

鐵極化曲線測(cè)定1/25試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)掌握恒電位法測(cè)定電極極化曲線原理和試驗(yàn)技術(shù)。經(jīng)過(guò)測(cè)定Fe在H2SO4、HCl溶液中陰極極化、陽(yáng)極極化曲線，求算Fe自腐蝕電位，自腐蝕電流和鈍化電勢(shì)、鈍化電流等參數(shù)。了解Cl-離子，緩蝕劑等原因?qū)﹁F電極極化影響。討論極化曲線在金屬腐蝕與防護(hù)中應(yīng)用。2/25Icorr為Fe在H2SO4溶液中自腐蝕電流試驗(yàn)原理圖1Fe極化曲線3/25金屬電化學(xué)腐蝕是金屬與介質(zhì)接觸時(shí)發(fā)生自溶解過(guò)程。比如

FeFe2++2e(1)

2H++2eH2(2)試驗(yàn)原理4/25Fe將不停被溶解，同時(shí)產(chǎn)生H2。Fe電極和H2電極及H2SO4溶液組成了腐蝕原電池，其腐蝕反應(yīng)為：Fe+2H+Fe2++H2(3)這就是Fe在酸性溶液中腐蝕原因。試驗(yàn)原理5/25

當(dāng)電極不與外電路接通時(shí)，其凈電流為零。即Icorr=IFe=-IH≠0。圖1中ra為陰極極化曲線。當(dāng)對(duì)電極進(jìn)行陰極極化，即加比Ecorr更負(fù)電勢(shì)，反應(yīng)[1]被抑制，反應(yīng)[2]加速，電化學(xué)過(guò)程以H2析出為主，這種效應(yīng)稱為“陰極保護(hù)”

.塔菲爾(Tafel)半對(duì)數(shù)關(guān)系，即：試驗(yàn)原理6/25

圖1中ab為陽(yáng)極極化曲線。當(dāng)對(duì)電極進(jìn)行陽(yáng)極極化時(shí)，即加比Ecorr更正電勢(shì)，則反應(yīng)[2]被抑制，反應(yīng)[1]加速，電化學(xué)過(guò)程以Fe溶解為主。符合試驗(yàn)原理7/25圖2Fe鈍化曲線致鈍電位Ip致鈍電流試驗(yàn)原理8/25abc段是Fe正常溶解，生成Fe2+，稱為活化區(qū)。cd段稱為活化鈍化過(guò)渡區(qū)。試驗(yàn)原理9/25de段電流稱為維鈍電流此段電極處于比較穩(wěn)定鈍化區(qū),Fe2+離子與溶液中離子形成FeSO4沉淀層，阻滯了陽(yáng)極反應(yīng)，因?yàn)镠+不易到達(dá)FeSO4層內(nèi)部，使Fe表面pH增大，F(xiàn)e2O3、Fe3O4開(kāi)始在Fe表面生成，形成了致密氧化膜，極大地阻滯了Fe溶解，因而出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象。ef段稱為過(guò)鈍化區(qū)試驗(yàn)原理10/25測(cè)量方法

圖中W表示研究電極、C表示輔助電極、r表示參比電極。參比電極和研究電極組成原電池，可確定研究電極電位。輔助電極與研究電極組成電解池，使研究電極處于極化狀態(tài)。圖3恒電位法原理示意圖11/25在實(shí)際測(cè)量中，常采取恒電勢(shì)法有以下兩種：靜態(tài)法：將電極電勢(shì)較長(zhǎng)時(shí)間地維持在某一恒定值，同時(shí)測(cè)量電流密度隨時(shí)間改變，直到電流基本上到達(dá)某一穩(wěn)定值。如此逐點(diǎn)地測(cè)量在各個(gè)電極電勢(shì)下穩(wěn)定電流密度值，以取得完整極化曲線。測(cè)量方法12/25動(dòng)態(tài)法：控制電極電勢(shì)以較慢速度連續(xù)地改變（掃描），并測(cè)量對(duì)應(yīng)電勢(shì)下瞬時(shí)電流密度，并以瞬時(shí)電流密度值與對(duì)應(yīng)電勢(shì)作圖就得到整個(gè)極化曲線。所采取掃描速度（即電勢(shì)改變速度）需要依據(jù)研究體系性質(zhì)選定。測(cè)量方法13/25動(dòng)態(tài)法：普通說(shuō)來(lái)，電極表面建立穩(wěn)態(tài)速度越慢，則掃描也應(yīng)越慢，這么才能使測(cè)得極化曲線與采取靜態(tài)法測(cè)得結(jié)果靠近。測(cè)量方法14/25

CHI660A電化學(xué)工作站1臺(tái)；電解池1個(gè)；硫酸亞汞電極（參比電極）、Fe電極（研究電極）、Pt片電極（輔助電極）各1支。

0.1mol?L-1、1mol?L-1H2SO4溶液；1mol?L-1HCl溶液；烏洛托品（緩蝕劑）儀器與藥品

15/251.電極處理：用金相砂紙將鐵電極表面打磨平整光亮，用蒸餾水清洗后濾紙吸干。每次測(cè)量前都需要重復(fù)此步驟，電極處理得好壞對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大。2.測(cè)量極化曲線：（1）打開(kāi)CHI660A工作站窗口。試驗(yàn)步驟16/252.測(cè)量極化曲線：（2）將三電極分別插入電極夾三個(gè)小孔中，使電極進(jìn)入電解質(zhì)溶液中。將CHI工作站綠色夾頭夾Fe電極，紅色夾頭夾Pt片電極，白色夾頭夾參比電極。試驗(yàn)步驟17/252.測(cè)量極化曲線：（3）測(cè)定開(kāi)路電位。點(diǎn)擊“T”（Technique）選中對(duì)話框中“OpenCircuitPotential-Time”試驗(yàn)技術(shù)，點(diǎn)擊“OK”。點(diǎn)擊“?”（parameters）選擇參數(shù)，可用儀器默認(rèn)值，點(diǎn)擊“OK”。點(diǎn)擊“?”開(kāi)始試驗(yàn)，測(cè)得開(kāi)路電位即為電極自腐蝕電勢(shì)Ecorr。試驗(yàn)步驟18/252.測(cè)量極化曲線：（4）開(kāi)路電位穩(wěn)定后，測(cè)電極極化曲線。點(diǎn)擊“T”選中對(duì)話框中“LinearSweepVoltammetry”試驗(yàn)技術(shù)，點(diǎn)擊“OK”為使Fe電極陰極極化、陽(yáng)極極化、鈍化、過(guò)鈍化全部表示出來(lái)。試驗(yàn)步驟19/25

初始電位（InitE）設(shè)為“-1.0V”，終態(tài)電位（FinalE）設(shè)為“2.0V”，掃描速率（ScanRate）設(shè)為“0.01V/s”靈敏度（sensivitivty）設(shè)為“自動(dòng)”，其它可用儀器默認(rèn)值，極化曲線自動(dòng)畫(huà)出。試驗(yàn)步驟20/253．按1、2步驟分別測(cè)定Fe電極在0.1mol?L-1和1mol?L-1H2SO4溶液，1.0mol?L-1HCl溶液及含1%烏洛托品1.0mol?L-1HCl溶液中極化曲線。4.試驗(yàn)完成，清洗電極、電解池，將儀器恢復(fù)原位，桌面擦拭潔凈。試驗(yàn)步驟21/25

（1）分別求出Fe電極在不一樣濃度H2SO4溶液中自腐蝕電流密度、自腐蝕電位、鈍化電流密度及鈍化電位范圍，分析H2SO4濃度對(duì)Fe鈍化影響。（2）分別計(jì)算Fe在HCl及含緩蝕劑HCl介質(zhì)中自腐蝕電流密度及按下式換算成腐蝕速率（υ）。數(shù)據(jù)處理22/25υ＝3600Mi/nF

其中：υ－腐蝕速度（g?m-2?h-1）；i－鈍化電流密度（A?m-2）；M－Fe摩爾質(zhì)量（g?mol-1）；F－法拉第常數(shù)（C?mol-1）；n－發(fā)生1mol電極反應(yīng)得失電子物質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理23/25測(cè)定前仔細(xì)了解儀器使用方法。 電極表面一定要處理平整、光亮、潔凈，不能有點(diǎn)蝕孔。注意事項(xiàng)24/25（1）平衡電極電位、自腐蝕電