20.试述电抛光的方法原理及其优缺点。
答：电抛光是利用电解作用进行抛光，使金属获得平滑和有光泽的金属表面。电抛光时，以金属工件作阳极，
以不溶于电解抛光液的金属作阴极，电解液静止不动，且两极间的距离较大。电抛光过程中阳极不断被溶解，阳极附近盐的浓度不断增加，在金属表面形成一种粘性薄膜，这种薄膜的导电能力差，而使得阳极的电极电势代数值增大。对表面凹凸不平的金属工件，电抛光时，这种粘性薄膜的厚薄分布不均匀，凸起部分薄膜层较薄，凹陷的部分薄膜层较厚，这样造成阳极表面各处的电阻不同，控制两极间电位差一定，凸起部分电阻较小，电流密度较大，凸起部分的溶解速度比凹陷部分的溶解速度大。金属表面逐渐被整平，凸起部分的高度不断降低，使凸起处与凹陷处的溶解速率趋于接近，同时在其表面形成一层钝化膜。 电抛光的优点（1）生产率高。电抛光不受金属材料硬度和韧性的限制，对难以进行机械抛光的材料，如纯铝以及合金钢（特别是奥氏体铬镍钢）具有特别的意义。（2）耐腐蚀性好，使用寿命长。（3）无残余应力、烧伤、微断裂纹等缺陷，具有较高反射率。（4）易于实现自动化，有利于降低成本。
电抛光的缺点 ：一般电抛光表面的硬度不如机械抛光高。电抛光受被抛光材料成分的影响很大，不同材料的表面进行电抛光时难易程度极不相同，特别是对某些各组分电极电势相差较大的合金，在电抛光时会产生选择性溶解，而不是凸起部位的溶解速率较凹陷部位的溶解速率大，因而难于得到平整光洁的表面。电抛光受抛光面积大小的影响，抛光面积越大，阳极上的电流分布也就越不均匀，抛光效果越差。
21. 什么叫电化学腐蚀？它与化学腐蚀有何不同？
答：金属与腐蚀介质如氧、氯和硫化氢等作用，直接发生的腐蚀叫化学腐蚀。温度对化学腐蚀影响很大，化学
腐蚀会引起工件―脱碳‖和―氢脆‖。当金属表面在介质如潮湿空气、电解质溶液中，因形成微电池而发生电化学作用而引起的腐蚀，叫电化学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀危害更大，影响因素更多。如大气相对湿度、环境温度、空气中污染物质、介质的酸、碱性等。
22. 通常大气腐蚀主要是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？写出腐蚀电池的电极反应。
答：钢铁的电化学腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，在较强酸性介质中，由于H+浓度大，钢铁以析氢腐蚀为主；
在弱酸性或中性介质中，发生的腐蚀是吸氧腐蚀。通常情况下，由于大气中CO2的存在使水膜呈弱酸性，所以通常大气腐蚀主要是吸氧腐蚀。
析氢腐蚀：阴极反应：O2 + 2H2O +4e == 4OH；阳极反应：Fe – 2e == Fe2 。
－－
＋＋
吸氧腐蚀：阴极反应：O2 + 2H2O +4e == 4OH；阳极反应：Fe – 2e == Fe2
23. 防止金属腐蚀的方法主要有哪些？各根据什么原理？ 答：? 改善金属的本质
E提高金属或合金的热力学稳定性，即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素，以提高合金的电极电势，增加耐蚀性。? 加入易钝化的合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基体金属的耐蚀性。? 加入能使金属表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素，是制取耐蚀合金的又一途径。 ? 形成保护层
金属的腐蚀发生在金属与周围介质的接界面上 ，因此，只要在金属表面形成一层保护膜，将金属表面与周围介质隔开，就能保护金属避免腐蚀。?非金属保护膜 将耐腐蚀的物质如油漆、搪瓷、陶瓷、玻璃 、沥青 、高分子材料（如塑料、橡胶 、聚酯等 ）涂在要保护的金属表面 。?金属保护膜 用耐蚀性较强的
5
金属或合金覆盖在被保护的金属表面上，覆盖的重要方法是电镀。按防腐蚀的性质可将保护层分为阳极保护层和阴极保护层。 ? 改善腐蚀环境—缓蚀剂法
在腐蚀性介质中，加入少量能减小腐蚀速度的物质来防止腐蚀的方法叫做缓蚀剂法。所加的物质叫做缓蚀剂,缓蚀剂可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两类。
?无机缓蚀剂 通常在碱性介质中使用的有硝酸钠、亚硝酸钠、磷酸盐等；在中性溶液中使用的有亚硝酸钠、铬酸盐、重铬酸盐、硅酸盐等。无机缓蚀剂的作用主要是在金属表面形成氧化膜或难溶物质，直接阻止金属表面的金属离子进入溶液，从而延缓腐蚀。
?有机缓蚀剂 在酸性介质中，通常用的有机缓蚀剂，如苯胺、硫醇胺、乌洛托品[六次甲基四胺]。有机缓蚀剂对金属缓蚀作用的机理较复杂，最简单的一种机理认为缓蚀剂吸附在金属表面增加了氢的超电势，阻碍了H离子的放电，因而减慢了腐蚀。例如，胺类能和H离子作用生成正离子。这种正离子被带负电荷的金属表面吸收后，金属的腐蚀就受到了阻碍。 ? 电化学保护法
电化学保护法有阳极电保护法和阴极保护法。阴极保护法就是将被保护的金属作为腐蚀电池（原电池）的阴极或作为电解池的阴极而免受腐蚀。前一种是牺牲阳极保护法，后一种是外加电流法。
E牺牲阳极保护法 是将较活泼金属或其合金连接在被保护的金属上，形成原电池 。这时较活泼金属作为腐蚀电池的阳极被腐蚀，被保护的金属得到电子作为阴极而达到保护的目的
? 外加电流法 是将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极。被保护金属为阴极，在直流电的作用下阴极就受到保护。这种保护法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。
? 阳极电保护法 把被保护的金属接到外加电源的正极上，使被保护的金属进行阳极极化，电极电势向正的方向移动，使金属得到―钝化‖而得到保护。
＋
＋
第5章电化学基础………习题
1. 用半反应式法配平下列氧化还原反应方程式： （1）I + H + NO2 → NO(g) + H2O + I2(s) （2）Al(s) + H + SO4
－－
+
－
+2－
→ Al + SO2(g) + H2O
+
3+
－
3+
（3）H2S(aq) + Cr2O7 + H → Cr+ S(s) + H2O （4）ClO + I2(s) + H2O → Cl + H +IO3 （5）Mn(OH)2(s) + H2O2 → MnO2(s) + H2O （6）Zn(s) + NO3 + H → Zn + NH4 + H2O （7）P(s) + NO3 + H → H3PO4 + NO(g) （8）H2S(aq) + NO3 + H → S(s) + NO(g) + H2O [解]：（1）I + H + NO2 → NO(g) + H2O + I2(s)
写出两个半反应式并配平： 氧化反应：
2I－2 e ＝ I2 （a）
－
－
－
－
2－
+
－
－
+2++
－
+
－
+
－
+
－
还原反应： NO2＋ e ＋2H+ ＝ NO（g）＋H2O (b) (a) + (b)×2得：2 I + 4 H + 2NO2 ＝ 2NO(g) +2 H2O + I2(s) 写成分子反应方程式：2HI + 2HNO2 ＝ 2NO(g) +2 H2O + I2(s)
6
－
+
－
（2）Al(s) + H+ + SO4
2－
→ Al3+
+ SO2(g) + H2O
写出两个半反应式并配平：
氧化反应： Al －3 e－
＝ Al （a） 还原反应：SO－
－
42＋2 e＋4H+ ＝ SO2（g）＋ 2H2O (b)
(a)×2＋（b ）×3得：2Al(s) +12 H+ + 3SO4
2－
＝ 2Al3+
+ 3SO2(g) + 6H2O
写成分子反应方程式：2Al(s) + 6H
2SO4 ＝ Al2（SO4）3+ 3SO2(g) + 6H2O
（3）H2S(aq) + Cr2O72－ + H+ → Cr3+
+ S(s) + H2O
写出两个半反应式并配平：
氧化反应： H2S(aq) － 2 e－
＝ S(s) + 2H+ (a)
还原反应： Cr2O72－
+ 6e－
＋14H+ ＝ 2Cr
3+
+ 7H2O (b)
(a)×3＋（b）得：3H2S(aq) + Cr2O72－
+ 8 H+
＝ 2Cr
3+
+ 3 S(s) + 7H2O
写成分子反应方程式：3H2S(aq) + KCr2O7 + 4 H
22SO4 ＝ Cr2（SO4）3+ K2SO4 ＋3 S(s) + 7H2O
（4）ClO－
+ I2(s) + H2O → Cl－
+ H+ +IO3
－
写出两个半反应式：
氧化反应： I2(s) －10e－
+ 6H2O ＝ 2IO3－
+ 12H
+
(a)
还原反应： ClO－
+ 2e－
+ 2H+
＝ Cl－
+ H2O (b) (a)＋（b）×5得：5ClO－ + I2(s) + H2O ＝ 5Cl－
+ 2H+
+2IO3
－
写成分子反应方程式：5NaClO + I2(s) + H2O ＝ 5NaCl + 2H IO3
（5）Mn(OH)2(s) + H2O2 → MnO2(s) + H2O
写出两个半反应式：
氧化反应： Mn(OH)2(s) －2e－
＝ MnO2(s) + 2H+ (a)
还原反应： H2O2 ＋2e－
＝ 2 OH
－
(b)
(a)＋（b）得：Mn(OH)2(s) + H2O2 ＝ MnO2(s) + 2H2O
（6）Zn(s) + NO3－
+ H+ → Zn2+ + NH4+
+ H2O
写出两个半反应式：
氧化反应： Zn（s） － 2e－
＝ Zn2+ (a)
还原反应： NO3－
+ 8e－
＋ 10H+ ＝ NH4+
+ 3H2O (b)
(a) ×4＋（b ）得：4Zn(s) + NO3－
+10 H+ ＝ 4Zn2+ + NH4+
+ 3H2O 写成分子反应方程式：4Zn(s) + 10H NO3 ＝ 4Zn(NO3)2 + NH4 NO3 + 3H2O
（7）P(s) + NO3－
+ H+
→ H3PO4 + NO(g)
写出两个半反应式：
氧化反应： P(s) － 5e－
+ 4 H2O ＝ H3PO4 + 5H+ (a)
还原反应： NO3－
+ 3e－
＋4H+ ＝ NO(g) ＋2 H2O
(b)
(a)×3＋（b）×5得：3P(s) + 5NO3－
+5 H+
+2H2O ＝ 3H3PO4 + 5 NO(g) 写成分子反应方程式：3P(s) + 5HNO3 + 2H2O ＝ 3H3PO4 + 5 NO(g)
（8）H2S(aq) + NO3－
+ H+
→ S(s) + NO(g) + H2O
写出两个半反应式：
氧化反应： H2S (aq) － 2e－
＝ S(s) + 2H
+
(a)
7
还原反应： NO3 ＋ 3e + 4H ＝ NO(g) + 2H2O (b) (a)×3＋（b）×2得：3H2S(aq) + 2NO3 + 2H ＝ 3S(s) + 2 NO(g) + 4H2O 写成分子反应方程式：3H2S(aq) + 2HNO3 ＝ 3S(s) + 2 NO(g) + 4H2O
2. 将下列化学反应组装成原电池。（1）用符号表示原电池的装置；（2）标出正、负极及电子流动的方向。 (a) Al + 3NiCl2 == 2AlCl3 + 3Ni (b) Co + Fe == Co + Fe (c) Fe + 2FeCl3 == 3FeCl2 (d) PbCl2 + 2KI == PbI2 + 2KCl (e) AgCl + 2NH3 == [Ag(NH3) 2] + Cl(a) Al + 3NiCl2 == 2AlCl3 + 3Ni
（－）Al|Al3+(c1)‖Ni2+(c2)|Ni（+）
(b) Co + Fe == Co + Fe
（－）Pt|Fe2+(c1)，Fe3+(c2)‖Co3+(c3)，Co2+(c4)|Pt（+）
(c) Fe + 2FeCl3 == 3FeCl2
（－）Fe|Fe2+(c1)‖Fe3+(c2)，Fe2+(c3)|Pt（+） (d) PbCl2 + 2KI == PbI2 + 2KCl
（－）Pb|PbI2|KI(c1)‖KCl(c2)|PbCl2|Pb（+） (e) AgCl + 2NH3 == [Ag(NH3) 2] + Cl
（－）Ag|[Ag(NH3)2]+(c1)，NH3(c2)‖Cl(c2)|AgCl|Ag（+）
－
－－
+
－
+
3+2+2+3+
+ －
[解]：以下各电池，电子流动方向均为：（－）极 →（+）极
3+2+2+3+
+
－
3. 根据标准电极电势数值将下列物质：FeCl2、SnCl2、H2、KI、Li、Mg按还原能力从小到大依次排列，并写出它们的氧化产物。
[解]：作为还原剂时，FeCl2、SnCl2、H2、KI、Li、Mg的氧化产物分别为：FeCl3、SnCl4、H、I2、Li+、Mg2+。
查表得各电对的标准电极电势依次为：E?(Fe/ Fe)= 0.771V；E?(Sn/ Sn)= 0.151V；E?(H/H2)= 0.00V；E?(I2/ I)= 0.5355V；E?(Li/ Li)= －3.0401V；E?(Mg/Mg)= －2.372V。按照电极电势越小，电对中的
－
+
3+2+4+2++
+2+
还原态物质的还原能力越强，是强的还原剂，则上述还原剂还原能力从小到大次序为： FeCl2＜KI ＜SnCl2＜H2＜Mg＜Li。
4. 通过计算指出下列各原电池的正、负极，写出电极反应、电池反应并计算电动势。 (1) Pt|I2|I(0.1 mol?L1)||Cr2O7(0.1 mol?L1),Cr(1 mol?L1),H(1×10 (2) Pb|Pb(1 mol?L1)|| H(1 mol?L1)|H2|Pt
[解]：(1) Pt|I2|I(0.1mol?L)||Cr2O7(0.1mol?L),Cr(1mol?L),H(1×10
－
－
－
－－
2－
－
3+
－
+－10
mol?L1)|Pt mol?L)|Pt
+
3+
－1
－
2+
－
+
－
－
－12－－13+－1+－10
E(I2/I)= E?(I2/I)－(0.0592/2)lg[c(I)/c?]2 = 0.5355 + 0.0592 = 0.5947V
E (Cr2O7/Cr) ＝E?(Cr2O7/Cr) + (0.0592/6)lg{[c(Cr2O7)/c?][c(H)/c?]14/[c(Cr)/c?]2}
＝1.232+ (0.0592/6)lg {[0.1]×[1×10＝－0.1592V
∵E(I2/I)＞E(Cr2O7/Cr) ∴ Pt | Cr2O7正极反应：I2 ＋ 2e ＝ 2I
－
－－
－
2－3+2－3+2－
－1014
]/[1]2}
2－3+2－
，Cr
3+
为负极；Pt | I2 | I－为正极
负极反应：2Cr3+ － 6e ＋ 7H2O ＝ Cr2O72 ＋ 14H+
－
8
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