一、析氢腐蚀和金属腐蚀的本质

　　1、定义

　　金属腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

　　2、本质

　　金属原子本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应)，即ce{M - $x$e^- = M^{x+}}。

　　3、金属腐蚀的分类

　　根据金属或合金与接触的介质不同，金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。

　　

类别	含义	电子转移情况	电流	举例
化学腐蚀	金属与接触到的干燥气体（如ce{O2}、ce{Cl2}、ce{SO2}等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀	金属将电子直接转移给有氧化性的物质	无电流产生	铁与氯气直接反应而腐蚀，钢管被原油中的含硫化合物腐蚀等
电化学腐蚀	不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀	较活泼的金属将电子通过导线转移给氧化性较强的物质	有微弱的电流产生	钢铁在潮湿的空气中生锈

 

　　相互关系：化学腐蚀和电化学腐蚀在实际环境中往往同时发生，其中电化学腐蚀因更易触发而更为普遍，是金属腐蚀的主要形式。

　　4、电化学腐蚀的类型

　　根据电解质溶液的酸碱性不同，电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。以钢铁的腐蚀为例分析：在潮湿的空气里，钢铁表面会形成一层薄薄的水膜，该水膜与钢铁中的ce{Fe}和杂质ce{C}形成无数微小的原电池，其中铁作负极，碳作正极。

　　(1)析氢腐蚀

　　①条件：若电解质溶液酸性较强(如溶有较多来自空气的ce{CO2}、ce{SO2}、ce{H2S}等气体，ce{H+}浓度较大)，则发生析氢腐蚀。

　　②电极反应

　　负极：ce{Fe - 2e^- = Fe^{2+}}

　　正极：ce{2H+ + 2e^- = H2↑}

　　总反应：ce{Fe + 2H+ = Fe^{2+} + H2↑}

　　③结果：随着溶液中ce{c(H+)}降低、ce{c(OH-)}增大，生成的ce{Fe^{2+}}与ce{OH-}结合形成ce{Fe(OH)2};ce{Fe(OH)2}易被空气中的ce{O2}氧化为ce{Fe(OH)3}，ce{Fe(OH)3}进一步脱去部分水生成铁锈(主要成分为ce{Fe2O3·nH2O})。铁锈疏松地覆盖在钢铁表面，无法阻止内部钢铁继续被腐蚀。

　　(2)吸氧腐蚀

　　①条件：若电解质溶液酸性很弱或呈中性，且溶有一定量的氧气，则发生吸氧腐蚀。

　　②电极反应

　　负极：ce{2Fe - 4e^- = 2Fe^{2+}}

　　正极：ce{2H2O + O2 + 4e^- = 4OH-}

　　总反应：ce{2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2}

　　③结果：生成的ce{Fe(OH)2}继续与空气中的ce{O2}和ce{H2O}反应生成ce{Fe(OH)3}，进而脱水形成铁锈，同样无法保护内部金属。

　　二、析氢腐蚀的相关例题

　　例1：下列关于钢铁析氢腐蚀的说法，正确的是( )

　　A.铁作正极，发生还原反应

　　B.碳作正极，发生还原反应

　　C.反应过程中溶液中氢离子浓度保持不变

　　D.析氢腐蚀可在中性或碱性溶液中发生

　　答案：B

　　解析：钢铁发生析氢腐蚀的核心条件是电解质溶液呈酸性，此时钢铁中的Fe与C形成原电池：Fe的活泼性更强，作负极，发生氧化反应(ce{Fe - 2e^- = Fe^{2+}});C作正极，溶液中的ce{H+}在正极得电子发生还原反应(ce{2H+ + 2e^- = H2↑})，随着反应进行，ce{H+}不断消耗，浓度减小。据此分析：A错误(Fe为负极);B正确;C错误(ce{H+}浓度降低);D错误(析氢腐蚀需酸性环境，中性/碱性环境多发生吸氧腐蚀)。

　　例2：下列环境中，钢铁最易发生析氢腐蚀的是( )

　　A.潮湿的中性空气

　　B.潮湿的酸雨环境(含ce{H2SO4})

　　C.干燥的氯气环境

　　D.浸没在植物油中的钢铁

　　答案：B

　　解析：析氢腐蚀需满足“不纯金属+酸性电解质溶液”条件：A为潮湿中性环境，钢铁发生吸氧腐蚀;B为酸性潮湿环境，符合析氢腐蚀条件;C为干燥氯气环境，钢铁发生化学腐蚀;D中植物油为非电解质，无腐蚀发生。

　　相关信息仅供参考