实验十一 电位—ph图的应用

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1、实验十一电位——PH图的应用一、实验目的1.学会应用电位——PH图。2.了解铁在0.1MNaHCO3（PH＝8.4）溶液中的腐蚀情况，并对铁在此条件下进行阳极保护和阴极保护。二、基本原理电极电位的高低可以反映物质的氧化还原能力，从而判断电化学反应进行的可能性。大部分氧化还原反应和溶液的PH有关，将反应物质的电极电位与PH的关系绘成图，可直接从图上判断给定条件下反应进行的可能性或进行反应所必须的电位或PH条件，这种图称作电位——PH图或Pourbaix图。图1Fe－H2O系的E—PH图Fe—H2O体系的电位——PH图（见图1）给出了铁及其氧化物（或氢氧化物）稳

2、定存在的平衡区域，也可用以估计铁在不同PH的水溶液中进行阳极保护和阴极保护的条件。例如图1中A点处于F2+e稳定区，故金属铁将受到腐蚀而生F2+；但如果对它进行阳极极化，e使其电位由EA提高到EC，因为图中C点处于Fe2O3的稳定区，所以在铁表面上生成一层Fe2O3膜，金属铁可由腐蚀状态进入钝化状态，使铁的腐蚀速度大大减小而受到保护。也可对金属铁进行阴极极化，即将电位由EA降低到EB。图1中B点处在铁的稳定区，所以金属铁将由腐蚀状态（A点）转变为热力学稳定状态，使铁的腐蚀停止而得到保护。如果金属铁处于图中D点的条件，该区域是FeO-4的稳定区，这表明金属铁是

3、处于过钝化状2态。也可采用阴极极化使其电位由ED降低到EC，则金属铁从过钝化状态进入钝化状态而受到保护。三、实验仪器及用品直流稳压电源1台数字电压表1台毫安表1个电解池2个铂金电极2块饱和甘汞电极2个铁丝电极（φ＝1.6mm，L＝300mm）8根氮气1瓶氧气1瓶烧杯250~300mL（细长的）1个NaHCO3（0.1M，PH＝8.4）2升H2SO42N四、实验步骤1.制作电极将L＝40cm，φ＝1.6mm的铁丝绕在φ＝10mm的金属棒上，尾部留出4cm用于与外线路连接，抽出金属棒后将铁丝拉成图2所示尺寸。图2铁丝电极图3实验线路2.处理铁丝电极将铁丝电极放入

4、盛有2NH2SO4的细长烧杯中，待铁丝表面镀层全部溶解后（汽泡析出量骤减）取出，用去离子水冲洗2次，然后酒精棉擦净，吹干后待用。3.阳极腐蚀与保护（1）在两个电解池中分别注入500mL0.1MNaHCO3（PH＝8.4），将4根处理好的铁丝电极编号并放入两极化池中，如图3所示，连接好线路，向溶液中通N215分钟后即可测定自然腐蚀电位。（2）合上开关K、C，将电源的是压由零缓慢调至2.5V左右，观察电流下降的情况和各电极的反应现象（如腐蚀产物颜色，气体析出情况等）并记录下来。待电流稳定后（降至5mA），测定各电极的电位。（3）用玻璃棒轻轻敲击电极4，使其表面附

5、着物脱离电极表面，然后断开开关C，观察各电极的反应现象。15分钟后记下电流值并测定各电极的电位。（4）断开开关K，停止通N2，取出电极，观察并记录各电极表面状态。（5）将测得各电极的电位值与电位—PH图比较，确定出各电极处于什么区域（免蚀区、腐蚀区、饨化区）。4.阴极腐蚀与保护（1）如前述，连接好实验线路。向电解池中通O2，电解池2处于自然状态，15分钟后测定4个电极的自然腐蚀电位。（2）关闭开关K，开关C断开，调节电源的电压（约4.5V），使电解池1中的阴极的电极电痊为－600mV(SCE)，观察并记录电流的变化情况和反应现象，测定各电极的电极电位。（3）

6、弹掉电极1上的反应产物，观察并记录各电极的反应现象（注意腐蚀产物的颜色，溶液的颜色，气体析出情况等）。（4）将测得各电极的电位值与电位—PH图比较，确定各电极处于什么区域。（5）解释实验现象，指出各电极上的产物是什么？五、数据记录阳极腐蚀与保护记录表电极自腐蚀电给定电压2.5V去掉附物后电断路停通N2位电极反应及电位极反应及电位电极表面状态1#2#3#4#阴极腐蚀与保护记录表电极自腐蚀电位电源电压4.5V，1#、2#电极电去掉附着物位600mV后电极反应电流电位电极反应现象1#2#3#4#六、实验要求1.分别叙述不同腐蚀与保护各电极处于什么区域？2.解释实验

7、中的实验现象及电极上的产物。七、思考题1.根据电位—PH图，讨论在实验中电位范围内有哪些电化学平衡反应。2.讨论各电极表面腐蚀产物及析出气体是什么？3.讨论如何对NaHCO3(PH=8.4)中的铁进行阳极保护和阴极保护。