腐蚀与防护试题
1、Fe—H2O的E—pH图说明该钢铁的防腐应用。
金属的E—pH图的应用
预计一定条件下的金属腐蚀行为；反应金属自发腐蚀热力学倾向；指明金属实施保护的可能性与方向。总结E—pH图的规律：上腐蚀、下稳定、两边（左右）腐蚀、中间钝化。常见金属在中性介质中都比较稳定。
应用举例：当一定环境条件时，通过调整酸度可使其进入钝化区；实行阴极保护可使其进入保护区。
2、
3、大阴极小阳极会加速腐蚀速率
如钢管的氧化膜是金属热轧后与空气反应生成蓝黑色氧化铁层。该氧化层不仅比金属目材还硬，而且相对于目材金属他是阴极，而目材纯金属相对是阳极。腐蚀纯金属阳极来保护相对是阴极氧化皮地坪漆。如果大面积氧化皮之中有破损，破损部位是阳极，周围的氧化皮就是阴极，这就形成了大阴极小阳极。大阴极小阳极会加速腐蚀速率。
如果储罐的底部有泥沙沉积，泥沙和钢接触的部位氧气含量就很低，而泥沙周围的钢的表面氧气含量就相对很高。氧气含量高的区域相对其他氧气含量低位置是阴极，氧气含量低的位置就相对是阳极，从而形成氧气浓度电池，促进氧气含量低的位置的腐蚀。
相互搭接的表面，开裂涂层的下面阴极保护，空洞位置等都会形成氧气浓度腐蚀电池，腐蚀也都很快，因为在他们四周氧气含量相对都很高。
4、腐蚀极化图说明其应用。
腐蚀极化图是一种电位—电流图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。
腐蚀极化图的应用
（1）极化图用于分析腐蚀速度的影响因素
(a)腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系：腐蚀电池的初始电位差（EO,C- EO,A )，是腐蚀的原动力；（例氧化性酸对铁的腐蚀；不同金属平衡电位对腐蚀电流的影响）
(b)极化性能对腐蚀速度的影响：若腐蚀电池的欧姆电阻很小，则极化性能对腐蚀电流有很大的影响；（例钢在非氧化酸中的腐蚀极化图）
(c)溶液中含氧且及络合剂对腐蚀速度的影响；（例铜在含氧酸及氰化物中腐蚀极化图）
(d)其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极面积比和溶液电阻等。
（2）腐蚀速度控制因素：阳极控制、阴极控制、混合控制和欧姆控制。
5、阳极型缓蚀剂
阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。这样就抑制了金属向水中溶解。阳极反应被控制，阳极被钝化。硅酸盐也可归到此类，它也是通过抑制腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀目的的。因此有时又被称作阳极型缓蚀剂或危险型缓蚀剂，阳极型缓蚀剂要求有较高的浓度，以使全部阳极都被钝化，一旦剂量不足，将在未被钝化的部位造成点蚀。
1化学腐蚀的概念、及特点
答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。
是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。
归纳化学腐蚀的特点
在不电离、不导电的介质环境下
反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应
腐蚀速度与程度与外界电位变化无关
2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？
答案：氧化膜保护作用条件：
①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度
氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。
PB原理的数学表示：
反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量
氧化物的体积： V MO = m'/ ρ '
用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ）
当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件
部分金属的?值
氧化物?氧化物?氧化物?
MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2
Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3
Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8
FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6
Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4
SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2
MgO 1.0 CaO 0.7
MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。
Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。
MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。
3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别
答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。
与化学腐蚀比较：
①是“湿”腐蚀
②氧化还原发生在不同部位
③有电流产生
④与环境电位密切相关
⑤有次生产物
4、解释现象：试验1：铜块与锌块相互接触，放入稀盐酸介质中，在铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解。
试验2：将铜块与锌块不相互接触，而在体系外用导线连接，若在导线间连接电流表。铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解，电流表针发生转动。
试验3：将锌块置于稀盐酸介质中，可见锌块不断溶解，氢气不断产生。
答案：在电动序上，锌比铜易失去电子，电子通过导线或与铜接触面进入铜块，在铜表面将电子传递给氢离子而形成氢气。同时锌离子进入溶液。
Zn → Zn 2+
＋2e 阳极 2H +
＋2e(Cu) →H 2↑ 阴极
锌块自身在盐酸介质之中的溶解问题的解释：微观动态腐蚀电池。
结论：将两种不同电极电位的金属相互接触（或用导线连接）放入同一种电解质溶液中。 现象：电位较正的一端产生气泡，较负的一端会逐渐溶解。
5、解释现象：试验：3%NaCl 水溶液1滴至光亮的铁片上，加少量铁氰化钾（K 3Fe(CN)6)和酚酞试剂，然后把铁片置于磁场中。
现象：在液滴上逐渐产生蓝红相间的斑点，接着液滴中心变蓝，边缘便成粉红，液滴缓慢旋转。
答案：解释现象： 在液滴上，初期溶解氧一旦被还原，大气中的氧优先溶于液滴边缘，使液滴中心相对贫氧，使整个液滴产生氧浓差。结果：液滴中心较负成为阳极，
发生：Fe →2e = Fe 2+反应。 Fe 2+
与K 3Fe(CN)6作用，形成蓝色。 液滴边缘部位较正，成为阴极，
发生：O 2＋H 2O ＋4e →4OH －反应。 OH －
与酚酞作用，形成粉红色。
又由于液滴中心的Fe 2+ 向边缘扩散， OH －
向中心扩散，使在铁片内部的电子流向液滴边缘而形成磁场，在外磁场的相互作用下，使液滴发生旋转。 6、举例说明氧浓差腐蚀
答案：例：金属在土壤中（与土接触点为贫氧，为负极，金属腐蚀；与空气接触点为富氧，为正极，金属不腐蚀。）
船的吃水线附近（水下为贫氧区，为负极，金属腐蚀；水上为富氧区，金属不腐蚀。 搅拌杆与液面接触处（同上）。 7、解释现象：试验：一根铜丝一端置于0.1mol/LCuSO 4溶液中，另一端置于1mol/LCuSO 4溶液中。发现，铜丝置于0.1mol/LCuSO 4溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解）。 答案：解释：由于两种浓度的盐通过铜丝组成了同一体系：高浓度一端铜离子有沉积的趋势，低浓度的一端铜有溶解的趋势，则，低浓度一端溶解给出的电子沿铜片流向另一端（高浓度一端），以满足沉积铜所需要的电子。只所以发生电子流动，是因为在两端盐浓差使铜丝两端产生电位差。
8、解释现象：试验：一根铁丝一端置于高温溶液中，另一端置于低温溶液中。发现，铁丝置于高温溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解）。
答案：解释：高温部位金属活性强，易脱离金属表面而氧化，低温区或性弱。这样形成高温区的金属氧化，产生的电子由铁丝流向低温一端，是低温一端的金属离子沉积。
各种热交换器、燃烧器等已发生温差腐蚀
9、绘出Fe —H 2O 的E —pH 图，指出保护区、腐蚀区、钝化区和过钝化区。并举例说明该图的应用。 答案：
金属的E—pH图的应用
预计一定条件下的金属腐蚀行为
反应金属自发腐蚀热力学倾向
指明金属实施保护的可能性与方向
总结E—pH图的规律：上腐蚀、下稳定、两边（左右）腐蚀、中间钝化。
常见金属在中性介质中都比较稳定。
应用举例：如图1，当环境条件在红点处时，通过调整酸度可使其进入钝化区；实行阴极保护可使其进入保护区。
10、理论电位—pH图的局限性？
答案：一些局限性：
1．由于金属的理论电位—pH图是一种以热力学为基础的电化学平衡图，因此它只能预示金属腐蚀倾向的大小，而不能预测腐蚀速度的大小。
2．图中的各条平衡线，是以金属与其离子之间或溶液中的离子与含有该离子的腐蚀产物之间建立的平衡为条件的，但在实际腐蚀情况下，可能偏离这个平衡条件。
3．电位—pH图只考虑了OH-这种阴离子对平衡的影响。但在实际腐蚀环境中，往往存在Cl-、SO42-、P032-等阴离子，它们可能因发生一些附加反应而使问题复杂化。
4．理论电位—pH图中的钝化区并不能反映出各种金属氧化物、氢氧化物等究竟具有多大的保护性能。
5．绘制理论电位—pH图时，往往把金属表面附近液层的成分和PH大小等同于整体的数值。实际腐蚀体系中，金属表面附近和局部区域内的pH值与整体溶液的pH值其数值往往并不相同。
因此，应用电位—pH图时，必须针对具体情况，进行具体分析，过分夸大或贬低电位—pH图的作用都是不对的。
11、举例说明有哪些可能的阴极去极化剂?当有几种阴极去极化剂同时存在时，如何判断哪一种发生还原的可能性最大?自然界中最常见的阴极去极化反应是什么?
答案：（1）氢离子还原反应或析氢反应（电极反应式）；
（2）溶液中溶解氧的还原反应；
（3）溶液中高价离子的还原反应；
（4）溶液中贵金属离子的还原反应。
判断：（⊿G）T，P= nF⊿E
（⊿G）T，P= nF（EC - EA）其中：EC 为氧化剂电位； EA为还原剂电位。因此，⊿E越负，反应可能性越最大；
有些情况下可利用氧化剂的平衡电极电位EC来粗略判断阴极去极化反应的可能性大小。
最常见的阴极去极化反应：析氢反应和吸氧反应
12、何谓腐蚀极化图?说明其应用。
答案：一腐蚀电池，开路时，测得阴、阳极的电位分别为E0,C和E0,A。然后用可变电阻把二电极连接起来，依次使电阻R值由大变小，电流则由零逐渐变大，相应地测出各电流强度下的电极电位，绘出阴、阳极电位与电流强度的关系图，就是腐蚀极化图。因此，腐蚀极化图是一种电位—电流图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。
腐蚀极化图的应用
（1）极化图用于分析腐蚀速度的影响因素
(a)腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系：腐蚀电池的初始电位差（EO,C- EO,A )，是腐蚀的原动力；（例氧化性酸对铁的腐蚀；不同金属平衡电位对腐蚀电流的影响）
(b)极化性能对腐蚀速度的影响：若腐蚀电池的欧姆电阻很小，则极化性能对腐蚀电流有很大的影响；（例钢在非氧化酸中的腐蚀极化图）
(c)溶液中含氧且及络合剂对腐蚀速度的影响；（例铜在含氧酸及氰化物中腐蚀极化图）
(d)其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极面积比和溶液电阻等。
（2）腐蚀速度控制因素：阳极控制、阴极控制、混合控制和欧姆控制。
13、试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。
答案：
14、混合电位理论的基本假说是什么?
答案：混合电位理论包含两项基本假说：
（1）任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化分反应和还原分反应。
（2）电化学反应过程中不可能有净电荷积累。
根据混合电位理论，腐蚀电位是由同时发生的两个电极过程，即金属的氧化和腐蚀剂的还原过程共同决定的，是腐蚀体系的混合电位。因此，根据腐蚀极化图很容易确定腐蚀电位并解释各种因素对腐蚀电位的影响。而根据腐蚀电位的变化却不能准确判断腐蚀速度的大小或变化。必须测定相应的极化曲线，根据腐蚀极化图或动力学方程式才能确定腐蚀速度，研究腐蚀动力学过程和机理。
15、何谓差异效应?产生负差异效应的原因是什么？
（1）答案：差异效应现象和定义
图中开关又断开的情况下，锌试样处于自腐蚀状态，锌上的析氢速度为V0。然后接通开关，使锌试样与同溶液中的电位正的金属铂连通，锌上的析氢速度为V1，则
×100% ×100%
（2）差异效应的腐蚀极化图解释 （3）负差异效应，及其形成原因
16、为什么说防腐就是防水？（可从极化与去极化角度解释）
答案：在一般情况下，具备腐蚀电池条件后，腐蚀初始速度较大，但很快变慢，直至很小。此现象称为极化现象。但当环境有水存在时，会发生： 氢去极化腐蚀：氢离子还原为氢气。
酸性介质中： 2H +
＋2e → H 2 反应步骤如下： H + H 2 O → H +
＋ H 2 O H +
＋M （e ）→ MH MH ＋MH → H 2 ＋2M 或 MH ＋ H +
＋M （e ）→ H 2 ＋2M 碱性介质中：
H 2O ＋M （OH -）→ OH -＋M(H 2O ) M(H 2O ) → M （ H ）＋ OH -
M （ H ）＋ M （ H ）→ H 2 ＋2M
氢离子小，得电子后变相，使反应不断进行，去极化能力强。 氧去极化腐蚀
氧分子在阴极上的还原反应(生成H 2O 、OH -)的电化学腐蚀称为氧去极化腐蚀。 由于氧分子的非离子化，氧分子在溶液中的溶解度较小（常压下最高浓度约为 10-4mol/L ）,所以，氧向金属表面的输送过程如下： ①通过空气-溶液界面融入溶液，
②以对流或扩散方式通过溶液的主要厚度层，
③以扩散方式通过金属表面的溶液静止层而到达金属表面。 一般认为步骤③是传质最慢步骤。 在酸性介质中氧电极过程为：
形成半价氧离子 O 2 ＋e → O 2-
形成二氧化一氢 O 2- ＋H + → HO 2
形成二氧化一氢离子 HO 2 ＋e → HO 2- 形成过氧化氢 HO 2-
＋H +
→ H 2O 2
形成水 H 2O 2 ＋ 2H
+
＋2e → 2H 2O
或 H 2O 2 → 1/2 O 2 ＋ H 2O 总反应 O 2 ＋ 4H +
＋4e → 2H 2O
一般认为，第一步骤为控制步骤。
氢离子小，来源广泛，还原产物离开溶液。总的表现出氢去极化能力很强。氧在水中溶解有限，扩散速度较慢，但过电位较小。总的表现出氧去极化能力相对较小。
结论：H +(H 2O)和O 2是防腐的主要敌人，防腐应该说就是防水、防酸和防氧。显然，去湿，调整pH 值，除氧是防腐的首要问题。 17、金属钝化的概念及钝化图和应用
答案：金属在腐蚀过程中，由于极化，尤其是阳极极化，使腐蚀速度急剧下降，这在金属防腐中有重要意义。
要利用这一现象，即必须研究金属极化的规律。由于阳极极化使金属的腐蚀减缓，因此，把阳极极化称为金属的钝化。 钝化过程可划为四个阶段
活化溶解区：随电位升高值E 1,电流密度由I 1逐渐增加至I 2,电位达到E 2就不再增加。称E 1为初始电位，称I 1为初始电流密度， E 2为致钝电位， I 2为致钝电流密度。 人们称E 1—E 2区为活化溶解区。
㏒I
E
E 1 E 4
E 3
E 2 ㏒I 1 ㏒I 2 ㏒I 3-4
活化—钝化过渡区：电位到达E2之后阻隔阳极过程的氧化膜不但生成和溶解，随着电位的升高，氧化膜越来越完整。这段电流测得的是上下抖动的虚线。但电位到达E3时，电流密度稳定一较小值I3。人们称E3对应的电流密度I3为维钝电流密度，称E2—E3区为活化—钝化过渡区。
钝化区：电位到达E3后，随电位升至E4时，电流密度始终维持在I3。在E3—E4电位区间内，当电流密度小于I3时，金属就会再度腐蚀。这对阳极实施电化学保护有重要意义。人们称E3—E4电位区间为钝化区。
过钝化区：当电位到达E4后继续升高，形成的氧化膜物质可能被氧化成更高价阳离子或变成可溶性阴离子或升华，或再更高的为电场作用下，氧化膜的半导体性质已不能够保护金属的进一步氧化。从而使腐蚀再度开始并加剧。人们称大于E4电位为过钝化区。
结论：由金属钝化过程㏒I—E曲线可知，具有意义的是钝化区。这一区域可使金属处于保护。要达到这一区域，金属充当阳极时的外电位与电流密度必须控制到这一区域。若不是外加电压和电流，金属与钝化剂及环境要有较好的对应和选择。
显然，钝化区的E3越低，E4越高，其钝化能力越强。越易实现阳极保护。
18、关于金属钝化的解释有几种理论？简述各理论并比较？
（1）成相膜理论
这种理论认为，当金属阳极溶解时，可以在金属表面生成一层致密的、覆盖得很好的固体产物薄膜。这层产物膜构成独立的固相膜层，把金属表面与介质隔离开来，阻碍阳极过程的进行，导致金属溶解速度大大降低，使金属转入钝态。
（2）吸附理论
吸附理论认为，金属钝化是由于表面生成氧或合氧粒子的吸附层，改变了金属/溶液界面的结构，并使阳极反应的活化能显著提高的缘故。即由于这些粒子的吸附，使金属表面的反应能力降低了，因而发生了钝化。
（3）两种理论的比较
共同点；差异点
19、什么叫局部腐蚀？为什么说局部腐蚀比全面腐蚀更有害？
答案：全面腐蚀：腐蚀在整个金属表面上进行。
局部腐蚀：腐蚀集中在金属表面局部，大部分几乎不发生腐蚀。
全面腐蚀的阴阳极尺寸微小且紧密靠拢、动态变化不定，在微观上难以分辨，在宏观上更不能区别。
局部腐蚀的阴阳极区独立存在，至少在微观上可以分开。阳极区面积小，阴极区面积大。
有人把全面腐蚀归为化学腐蚀，把局部腐蚀归为化学腐蚀。很明显，全面腐蚀可以预测，易于观察变化，容易预防和发现，危害较小；对于局部腐蚀，由于发生在局部，甚至发生在金属的内部，极具隐蔽性，不易观察和发现，往往预测不到而毫无预兆突然发生，危害性较大。目前，由于局部腐蚀的预测和防止还存在困难，故局部腐蚀引发的突然灾难事故，远远大于全面腐蚀带来的事故。
20、电偶腐蚀的概念、因素、控制
答案：
⑴电偶腐蚀的概念
异金属在同一介质中接触，由于腐蚀电位不相等有电偶电流通过，是电位较低的金属加速溶解，造成接触处的局部腐蚀；而电位较高的金属，溶解速度反而减少。
上述的本质是两种不同的金属电极构成宏观原电池腐蚀，称为电偶腐蚀，亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。
例一：沿海一硫酸厂，SO2冷凝器采用内管石墨（走SO2），外管为碳钢（走冷凝—海水）。
石墨与碳钢在套接上有局部连接。使用半年后，局部腐蚀穿孔。
例二：各种金属管道中的连接处、转弯处沉积的异金属离子，都会构成电偶腐蚀。
例三：金属连接的螺丝、铆钉、焊接材料等等
⑵影响电偶腐蚀的因素
两种金属的电偶序位置
两种金属的面积比：阳极的腐蚀速度υ与阴极的面积大小有关阴极的面积越大，腐蚀速度越快。阴极面积S k ,阳极面积S a,二者之比为： S k / S a。阳极的腐蚀速度有：υ=k S k / S a
在氢去极化腐蚀时，阴极面积相对较大时，阴极电密度相对较小，使阴极上的氢过电位变小，氢去极化的能力就越大，使阳极的腐蚀速度增加。
在氧去极化腐蚀时，阴极面积相对较大时，对阳极腐蚀速度影响相对于氢去极化腐蚀较小，但还是会加剧阳极腐蚀。
介质的电导率：介质是电化学腐蚀的离子导体，异金属共处于同一介质中接触处为电子导体。
当电子导体电阻很小时，离子导体的导电能力决定腐蚀速度。
当介质有较强的导电能力时(强电解质溶液）阳极的表面（四面八方）都可发生腐蚀（偶电流可分散到远离接触点的阳极表面上去，阳极所受腐蚀较为均匀），容易观察到表面的腐蚀痕迹。容易预防。
当介质有较弱的导电能力时(弱电解质溶液）阳极的大部分表面（四面八方）不发生腐蚀（偶电流不能分散到远离接触点的阳极表面上去），容易在接触点附近发生腐蚀，结果相当于缩小了阳极面积，加大了接触点的腐蚀速度，且腐蚀点隐藏在不易观察的接触面上，不以预防，危害较大。
⑶电偶腐蚀的控制
在设计设备与部件时，避免异金属腐蚀
必需异金属接触时，选用电偶序相近的异金属
必需异金属接触时，采用大阳极小阴极的结构
必需异金属接触时，采用非金属绝缘
必需异金属接触时，要进行较好的表面处理
21、小孔腐蚀的概念、特征、因素与控制
答案：
⑴小孔腐蚀的概念：在金属的局部地区，出现向深部发展的腐蚀小孔，其余地区不腐蚀或腐蚀轻微，这种腐蚀形态称为小孔腐蚀，简称孔蚀或称点蚀。
具有自钝化的金属（含合金），如不锈钢、铝、铝合金，钛或钛合金等，碳钢在氧化皮或绣层有孔隙的情况下，在含有氯离子的介质中，经常发生小孔腐蚀。
⑵金属小孔腐蚀的特征
蚀孔小，直径约为数10微米；蚀孔深：深度一般大于孔径；疏密不等，多少不一。空口多数有腐蚀产物覆盖。
腐蚀开始到暴露（肉眼可见）一般要经历200天以上。（诱导期较长）
孔蚀沿重力方向发展，一旦形成蚀孔，具有“向下深挖”的动力。
一些蚀孔在外界影响下，可能停止发展，留下一些蚀坑；少数蚀孔继续发展，甚至穿透金属。
⑶影响小孔腐蚀的因素
金属性质的因素：自钝化金属敏感
介质中离子的影响：尤利格等人确定氯离子浓度与电位的关系:
18-8不锈钢 E b= - 0.088㏒αCl + 0.108
铝 E b= - 0.124㏒αCl - 0.0504
人们称Cl是小孔腐蚀的“激发剂”。
但介质中有FeCl3、CuCl2、HgCl2时，不仅具备了氯离子条件，还具备了氧化剂条件，
即使在缺氧条件下也会发生小孔腐蚀。为什么？
温度和酸度：影响不明显。（条件环境是使金属钝化，非钝化环境条件不是这里讨论的问题）⑷介质流速影响
介质的流速对对小孔腐蚀有双重作用：流速增加，加大溶解氧向金属表面传送，使钝化膜易形成；流动的介质带走了金属表面的沉积物，除去了小孔腐蚀的封闭环境，减少了小孔腐蚀的机会。
实验：将1Cr13不锈钢片置于50℃、流速0.13m/s的海水中， 1个月后发生小孔腐蚀并穿孔；当海水流速增加到2.5m/s时，13个月后无小孔腐蚀；当流速到形成湍流，钝化膜经不起冲刷而破坏，产生另一类腐蚀——磨损腐蚀。
经验使我们会看到：不锈钢设备经常运转，小孔腐蚀较轻，长期不使用易发生小孔腐蚀。金属的表面状态：平整程度、清洁程度、焊渣、伤痕等
⑸小孔腐蚀的控制
选用耐小孔腐蚀的材料：
降低介质中氯离子浓度
加入缓蚀剂
预钝化
外加阴极电流保护
22、缝隙腐蚀的概念、特点与控制。缝隙腐蚀与小孔腐蚀的区别？
答案：
⑴缝隙腐蚀的概念：金属在腐蚀介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内介质处于滞留状态，引起缝隙内金属加剧腐蚀。典型例子：法兰连接面，螺母压紧面，焊缝气孔或虚焊面，锈层，长期密不透风的覆盖物下面等。
⑵缝隙腐蚀的特点：缝隙大小约在0.025～ 0.1mm之间（肉眼不易分辨）。当缝隙宽度大于
0.1mm后，缝隙内的介质不易滞留，不易发生缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀的金属比小孔腐蚀更为普遍，除易钝化金属易发生外，其他金属也发生缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀的介质比小孔腐蚀更为普遍，几乎所有的介质环境下都可发生缝隙腐蚀，而在活泼性阴离子的中性介质中最易发生。
⑶缝隙腐蚀的控制
选材上采用耐蚀合金：
结构设计上防止形成缝隙：
腐蚀程度金属之间镙杆（栓）连接＞叠（加）焊（接）＞对（齐）焊（接）。
对缝隙用固体填实。
采用电化学保护
金属表面的状态：光洁度、整洁度 ⑷缝隙腐蚀与小孔腐蚀的异同点
①起源不同：小孔腐蚀起源于金属表面的孔蚀核，缝隙腐蚀起源于金属表面的特小缝隙； 材料、介质条件不同：小孔腐蚀，易钝化金属，只在含有Cl 离子的介质中发生，缝隙腐蚀可在任何金属、介质中发生； ②腐蚀过程不同：小孔腐蚀是慢慢形成闭塞电池，缝隙腐蚀由于先有缝隙的存在而是闭塞电池形成较快；小孔腐蚀往往沿重力方向发展，孔直径小而形成全封闭的闭塞电池，而缝隙腐蚀各种方向都有发展，缝隙相对于小孔较宽，形成的闭塞电池的程度较小孔要小（半闭塞滇池）。
③腐蚀的形态不同：小孔腐蚀的孔窄而深，缝隙腐蚀的蚀坑是广而浅；小孔腐蚀一旦形成，新的时孔不再发生，缝隙腐蚀将不断发生新的腐蚀点。
23、 晶间腐蚀的概念、特点、因素与控制。举一个晶间腐蚀的例子。 答案：
⑴晶间腐蚀的概念：腐蚀沿着金属或合金的晶粒（体）边界或它的邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微。
⑵晶间腐蚀的特点与危害：腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱，直至使金属的机械强度完全尚失。遭受腐蚀的不锈钢，表面看来还很光亮，但轻轻敲打，就会碎成细粒，并可见细粒表面发生颜色改变（锈迹斑斑）。此种腐蚀隐蔽性很强，易造成设备的突然破坏，危害性极大。
晶间腐蚀敏感性高的材料：不锈钢 镍基合金 铝合金 镁合金等。 ⑶晶间腐蚀的控制 重新固溶处理 钝化处理 稳定化处理
采用低碳钢、双相钢
⑷电焊。当电焊后没有及时淬火或稳定化处理可能引起晶间腐蚀。 24、 应力腐蚀的概念、特征与控制。 答案：
应力腐蚀的概念：
是指金属材料在固定应拉力和特定介质的共同作用下引起的破裂。SCC 。 特征：
工程上常用的材料，如不锈钢、铜合金、碳钢、高强度钢等，在特定介质中都可能产生应力腐蚀破裂。在腐蚀的过程中材料先出现微观腐蚀裂纹，然后再扩展为宏观裂纹；微观裂纹一旦生成，其发展速度比其他类型局部腐蚀快得多。例，碳钢在海水中的应力腐蚀速度是
小孔腐蚀的106
，而且材料在破裂前没有明显的预兆。显然，应力腐蚀破裂是局部腐蚀最具危险的腐蚀。 应力腐蚀的控制
选用耐蚀的材料：海水中、盐水中碳钢好
双相钢港应力腐蚀能力强：例 1Cr10Ni10双相钢42%MgCl 2沸腾介质中，2000小时无应力腐蚀破裂；而奥氏体不锈钢1小时内材料破裂。
控制应力：在制备和装配构件时，应使构件具有最小的残余应力。正确进行热处理，消除构件的内应力。 控制介质： 采用电化学保护
25、 疲劳腐蚀的概念、机理和控制。
概念：金属材料在循环应力或脉动应力和介质的联合作用下，引起的断裂腐蚀形态。
疲劳腐蚀机理：交变应力、脉动应力使金属表面形成滑移，由于挤压效应，使局部产生高温、裂缝而形成裂纹源，最后发展成为宏观腐蚀疲劳纹。直至断裂。
腐蚀疲劳的控制：选材、表面处理、阳极保护等等。
26、（磨损腐蚀）水轮机叶片、船螺旋桨的背面（迎流体面的反面），常出现孔蚀坑。请正确解释产生这种腐蚀的原因。
答案：由于水轮机叶片、船螺旋桨的背面与介质（水）的相对运动使其表面遭受介质（水）的磨损腐蚀。机理是：金属构件与介质做高速相对运动，使金属背面（迎流体面的反面）产生负压，局部表面产生涡流和气泡，气泡在不断生成与破灭，破灭的气泡产生的压力不断拍打着金属的表面而使金属表面产生腐蚀，产生类似湍流腐蚀的孔蚀坑。这种腐蚀称为空泡腐蚀，有称空穴腐蚀或汽蚀。
27、金属腐蚀防护的方法
答案：研究腐蚀机理，探讨腐蚀规律，了解发生腐蚀的原因及影响腐蚀的相关因素，主要目的就是指出高效简便、切实可行的防止金属材料或设备腐蚀的得力措施，达到防蚀，减蚀、缓蚀、免蚀的目的，以控制腐蚀造成的破坏，延长材料或设备使用寿命。由于腐蚀本身的复杂性，腐蚀防护技术涉及范围很广，内容十分丰富。实践中应用最广的腐蚀防护措施有，
(1)正确选材和合理设计。
(2)改善腐蚀环境。调整酸度、湿度、添加缓蚀剂等
(3)电化学保护。阳极保护、阴极保护、联合保护
(4)表面保护。钝化、电镀、涂层
28、防腐结构设计
答案：合理的结构设计对于腐蚀控制十分重要，因为即使选用了性能良好的耐蚀材料，也会由于结构设计不合理而造成水分和其它腐蚀介质的积存、局部过热、应力集中、流体涡流等，从而引发多种形态的局部腐蚀，加速构件的腐蚀破坏，造成严重的腐蚀后果。可以这样讲：合理选材主要侧重于控制材料的全面腐蚀，而合理的结构设计主要是为控制材料的局部腐蚀。
防腐结构设计主要从下述方面考虑：
⑴尽量避免水分及尘粒的积存，水溶性介质及尘粒的积存会引起并加速有关部位的局部腐蚀，因此应尽量避免可能使水分及尘粒积存的结构。
⑵正确选择连接方式
结构设计中，同种材料或异种材料的连接是不可避免的，各种连接方式都可能引发缝隙腐蚀或电偶腐蚀，因此必须重视正确选择连接方式。常用的连接方式有配合尺寸连接、螺纹连接，铆接，焊接，粘结和法兰盘连接等，各种连接方式都有各自的特点。从防腐角度看，粘结不仅无缝隙，而且粘接剂多为绝缘体，粘结剂形成膜可隔绝被连接件的直接接触，有利于防止电偶腐蚀，所以是最佳的连接方式。当然对于别的连接方式，只要采取可靠的对应措施，也可以避免或减轻发生局部腐蚀的趋势，故针对具体情况，合理选择连接方式并辅之以相应的防腐措施是防腐结构设计中的重要内容。
⑶防止环境差异引起的腐蚀
由于环境差异会形成多种宏观腐蚀电池，导致阳极区的局部金属发生严重腐蚀。比如由于温度差形成温差电池，由于通气差异形成氧浓差电池；由于浓度差形成盐浓差电池等，它们都属于环境差异电池，基于这类因素造成的腐蚀，都属于环境差异腐蚀。在结构设计中，应当注意避免局部金属之间的环境差异，比如将加热器安置于溶液的中间，防止形成环境差异电池，减轻或消除由于环境差异造成的腐蚀。
⑷防止各种局部腐蚀
结构设计合理与否，与发生多种形式的局部腐蚀有密切的关系，诸如电偶腐蚀、缝隙腐蚀，应力腐蚀、湍流腐蚀等都可能由于不合理的结构设计而引发。
29、防腐工艺设计
无数事实表明，金属材料的加工制造和装配与腐蚀事故的发生关系密切，许多腐蚀问题是由于不合理的工艺过程留下的严重隐患造成的，因此必须高度重视防腐工艺设计。
下面就加工环节中应考虑到的防腐措施作一扼要介绍。
(一)机械加工
(1)金属材料进行机械加工成型工艺时应保证较小的残余应力。
(2)金属材料经过机械成型加工后应及时进行消除应力热处理。
(3)磨光、抛光及喷丸处理有助于提高材料耐蚀性。
(4)保证机械加工表面光洁度，特别是在应力集中处。
(5)机械加工中使用的切削冷却液，应对加工材料无腐蚀性。
(6)对某些零件应采取必要的工序间防锈措施。
(二)热处理
(1)应防止金属高温氧化和脱碳，最好采用真空热处理、可控气氛热处理、感应加热处理或使用热处理保护涂料。
(2)对有氢脆敏感性的材料如高强钢、超高强钢及钛合金，不能在含氢气氛中加热。
(3)对易产生沿晶腐蚀和应力腐蚀的材料，应避开敏感的热处理温度，并严格遵守工艺规程。
(4)对于在腐蚀性介质中处理的工件，应及时清除腐蚀性残留物。
(S)对于可产生较大残余拉应力的热处理，在最终热处理后，须采取消除应力措施。
(6)表面淬火、化学热处理等有助于提高材料耐蚀性，若有条件或可能时，应尽量采用。
(三)锻造和挤压
(1)应控制锻件流线末端的外露。
(2)对有较大残余应力的锻件应采取消除应力措施。
(3)某些锻造工艺对提高耐蚀性有利，如对高强度铝合金来说，自由锻比模锻更有利于提高锻件的抗应力腐蚀能力。
(四)铸造
(1)尽量采用精密铸造工艺，减少铸件的孔洞、砂眼。
(2)若有可能应尽量除去铸件表面的多孔层或进行封孔处理。
(3)避免铸件上镶嵌件与铸件之间较大的电位差，减轻电偶腐蚀的危害。
(五)焊接
(1)从防腐角度看，对接焊比搭接焊好，连续焊比断续焊和点焊好，若有可能，最好以粘接代替焊接。
(2)焊材成分应与基体成分相近，或焊条材料电位比基体更正一些，避免大阴极(基体)，小阳极(焊缝)的不良腐蚀组合。
(3)焊缝处的热影响区容易发生局部腐蚀，应采取必要的保护措施。
(4)焊接后，焊缝处的残渣应及时清理干净，以免残渣引起局部腐蚀。
(5) 点焊件、断续焊件及单面搭接焊件，宜采用涂漆或喷涂金属等方法。
(6)焊接和表面处理二者在工序上应有合理全排。
(六)表面处理
许多零件或构件都要经过电镀、氧化、涂漆等各种表面处理，这些工序虽然属防腐措施，但若处理不当也会腐蚀工件或留下腐蚀隐患。
(1) 脱脂、酸洗等表面处理工序可能产生过腐蚀或渗氢，应慎重处理。
(2) 电镀，氧化处理后要及时清理残留的各种腐蚀性介质。
(3) 酸洗、电镀后要考虑除氢处理。
(4) 联结件或组合件一般先进行表面处理，然后联结或组合。
(5) 对于破损的表面处理层应及时返工或修补。
(6) 对高强、超高强度钢、铝、镁、钛合金等，应严格遵守相应的要求和规定。
(七)，装配．
(1)装配前应检查和核实零件的镀层是否正确，保护层是否有损伤，零件是否已发生腐蚀等。
(2) 易于发生腐蚀的零件，不允许赤手装配，防止手汗对零件的腐蚀。
(3)装配时注意不要造成过大的装配应力。
(4)对不宜接触的材料不能装配在一起。
(5)对有密封要求的部位，在装配中要保证密封质量。
(6)装配中及装配结束后应及时进行清理检查，除去灰尘，金属屑等残留物，并检查通风孔、排水孔等孔口，使之不被堵塞，以便腐蚀性介质及时排除。
30、何为缓蚀剂？缓蚀剂的分类？简要介绍不同缓蚀剂的作用机理。
答案：缓蚀剂是一种当它以适当的浓度或形式存在于介质中时，可以防止和减缓腐蚀的化学物质或复合物质。
缓蚀剂的分类：
(1)按化学结构分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。
(2)按使用介质的pH值分为酸性介质(pH ≤1～4)缓蚀剂、中性介质(pH＝ 5～9)缓蚀剂和碱性介质(pH ≥ 10～12)缓蚀剂。
(3)按介质性质分为油溶性缓蚀剂、水溶性缓蚀剂和气相缓蚀剂。
作用机理：
(一)缓蚀剂的吸附理论
吸附理论认为，许多有机缓蚀剂属于表面活性物质，这些有机物分子由亲水疏油的极性基和亲油疏水的非极性基组成；当它们加入到介质中后，缓蚀剂的极性基定向吸附排列在金属表面，从表面上排除了水分子和氢离子等致腐粒子，使之难于接近金属表面，从而起到缓蚀作用。如各种胺类化合物。
(二)缓蚀剂的成膜理论．
成膜理论认为，缓蚀剂能与金属或腐蚀介质的离子发生反应，结果在金属表面上生成不溶或难溶的具有保护作用的各种膜层，膜阻碍了腐蚀过程，起到缓蚀作用。
(1)这类缓蚀剂中有一大部分是氧化剂，如铬酸盐、重铬酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等，它们使金属表面生成是有保护作用的氧化膜或钝化膜。这类缓蚀剂相当于钝化剂的作用。 (2)有一些非氧化性的有机缓蚀剂，如硫醇与铁在酸性介质中、喹啉与铁在盐酸中，能够生成难溶的化合物膜层，叫做沉淀膜。沉淀膜起到类似于氧化膜的作用，达到缓蚀效果。
(三)电极过程抑制理论
这种理论认为，缓蚀剂的作用是由于缓蚀剂的加入抑制了金属在腐蚀介质中的电化学过程，减缓了电化学腐蚀速度。由图3—3可以看出，缓蚀剂的存在可能分别增大阴极极化或阳极极化，也可能同时增大阴极极化和阳极极化，根据缓蚀剂对电化学过程阻滞的类型，将缓蚀剂分为以下三种。
1．阳极抑制型缓蚀剂
2．阴极抑制型缓蚀剂
3．混合抑制型缓蚀剂
31、什么叫电化学阴极保护？有几种方法？区别是什么？
答案：
32、电化学阳极与电化学阴极保护的不同点是什么？
答案：
两种电化学保护的比较
阴极保护和阳极保护都属于电化学保护，都只适用于导电的介质中，都可以考虑与缓蚀剂、表面涂层等联合保护，但二者又有以下区别：
⑴被保护金属
从理论上看，阴极保护对各种金属材料都有保护效果，而阳极保护只能用于在具体介质条件下能够钝化的金属，否则反而会加剧金属的腐蚀溶解。
⑵介质的腐蚀性‘，
阴极保护不宜用于强腐蚀性介质中，否则保护电流太大，保护效果不佳，而阳极保护可用于弱、中、强乃至极强的腐蚀性介质中。
⑶保护电位偏离造成的后果
对阴极保护，如果电位偏离保护电位，不致造成严重后果；而对阳极保护，则可能使金属活化或过钝化，造成严重的腐蚀后果。
⑷外加电流值
阴极保护外加电流值较大．且不代表金属腐蚀速度，阳极保护外加电流值较小，通常代表被保护金属的腐蚀速度。
⑸外加电流分布均匀性
阴极保护电流分布不均匀，因此所需辅助电极数量比阳极保护大。
⑹安装运转费用
阴极保护对电源要求不严，但保护电流值很大，故设备安装费用低而运行费用高。阳极保护恰恰相反，需要恒电位仪及参比电极，设备费用高而运行费用较低。
33、我们说，化学腐蚀是全面腐蚀，电化学腐蚀是局部腐蚀。从“全面”和“局部”的比较而言，不难得到结论，化学腐蚀比电化学腐蚀的危害更严重。这个结论对吗？请阐述理由。
34、若要求你对地下埋设的煤气管道进行防腐设计，请指出关键点。
答案：预防的关键点（为什么）：①氢损伤的预防②氧浓差腐蚀的预防③细菌腐蚀的预防
④杂散电流的预防。防护方法：选择耐氢损伤管材；采用涂层和电化学保护。（详细内容）。
35、阐述腐蚀与防护的意义。
36、学习腐蚀与防护科学知识之后的体会。
金属腐蚀与防护试卷1
一、解释概念:（共8分，每个2分）
钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀
二、填空题：（共30分，每空1分）
1．称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为，好氧腐蚀主要为控制，其过电位与电流密度的关系为。
2．在水的电位-pH图上，线?表示关系，线?表示关系，线?下方是的稳定存在区，线?上方是的稳定存在区，线?与线?之间是的稳定存在区。
3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是，其腐蚀特征是，防止游离CO2腐蚀的措施是，运行中将给水的pH值控制在范围为宜。
4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有和形式。淡水作冷却水时易发生脱锌，海水作冷却水时易发生脱锌。
5．过电位越大，金属的腐蚀速度越，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离E corr足够远时，电极电位与极化电密呈关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为、。
6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入，使水中氧含量达到以下，其含量应控制在，与氧的反应式为，加药点常在。
7．在腐蚀极化图上，若P c>>P a，极极化曲线比极极化曲线陡，这时E corr值偏向电位值，是控制。
三、问答题：（共24分，每小题4分）
1．说明协调磷酸盐处理原理。
2．自然界中最常见的阴极去极化剂及其反应是什么？
3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么？
4．凝汽器铜管内用硫酸亚铁造膜的原理是什么？
5．说明热力设备氧腐蚀的机理。
6．说明腐蚀电池的电化学历程，并说明其四个组成部分。
四、计算：（共24分，每小题8分）
1．在中性溶液中，Fe+2=106-mol/L，温度为25℃，此条件下碳钢是否发生析氢腐蚀？并求出碳钢在此条件下不发生析氢腐蚀的最小pH值。（E0Fe2+/Fe = -
0.44）
2．写出V -与i corr 的关系式及V t 与i corr 的关系式，并说明式中各项的物理意义。
3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位：
Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + 0.337V H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 0.000V 2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = +1.229V
问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀？
五、分析：（共14分，每小题7分）
1．试用腐蚀极化图分析铁在浓HNO 3中的腐蚀速度为何比在稀HNO 3中的腐蚀速度低？
2. 炉水协调磷酸盐-pH 控制图如图1，如何根据此图实施炉水水质控制，试分析之。
(25
15 20 pH o C)
9.809.609.409.209.008.80
2 3 4 5 6 7 8 9 10 R =2.8R =2.6
R =2.4R =2.3R =2.2R =2.1
图1. 协调磷酸盐—pH 控制图
金属腐蚀与防护试卷2
一、解释概念:（共8分，每个2分）
苛性脆化、SCC、自腐蚀电位、钝性
二、填空：（共30分，每空1分）
1．发生析H2 腐蚀的必要条件是，阴极反应为，析氢腐蚀为控制，其过电位与电流密度的关系为。
2．在水的电位—pH图上，线?下方是区，线?上方是区，线?与线?之间是区。
3．碳钢在溶液中，奥氏体不锈钢在溶液中易发生应力腐蚀破裂。
4．铁在570℃以上氧化生成的氧化膜从里到外由、、
组成，其中具有良好保护性的是。
5．氧腐蚀常发生在热力系统的、，其腐蚀特征为。为防止氧腐蚀，通常采用以为主，为辅助的防腐蚀方法。使水中氧含量可达以下。联氨除氧时，给水中联氨含量控制在，其反应式为，通常加药点在。
6．协调磷酸盐处理的实质是把炉水的全部变为，消除炉水中的，该法适用于条件。
7．P a>>P c时，腐蚀为控制，E corr靠近电位；P c >>P a时，腐蚀为控制，E corr靠近电位。
三、问答题：（共24分，每小题4分）
1．凝汽器铜管用FeSO4成膜保护的原理是什么？
2．为何同时有溶解氧和游离二氧化碳时腐蚀更加严重？
3．说明腐蚀电池的电化学历程。
4．锅炉发生苛性脆化的条件是什么？
5．金属氧化生成保护性氧化膜应具备什么条件？
6．为何说对炉水进行协调磷酸盐处理是防腐防垢兼顾的方法？
四、计算题：（共24分，每小题8分）
1．铜在介质中的腐蚀反应为：Cu→Cu2++2e ,腐蚀电流密度为100μA/cm2,求其腐蚀速度V-(g/m2d) 和V t (mm/a)。已知A Cu= 63.55,ρ=8.96g/cm3。
2．在中性溶液中，Fe2+的浓度为10-6mol/L，温度为25℃，试判断在此条件下铁是否发生析氢腐蚀？并求铁在此条件下不发生析氢腐蚀的最低pH值。(已知E0Fe2+/Fe=-0.44V)
3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位：
Cu = Cu2+ + 2e E0Cu2+/Cu = + 0.337V
H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 0.000V 2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = +1.229V 问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀？
五、分析题：（共14分，每小题7分）
1．具有钝化行为金属的阳极极化曲线如图1，说明曲线上各特性点和特性区的意义。
E o
E pp E tp
+E E p A
B
C
D
G
H
E
F
i
lg E O 2i p
i pp
图1. 具有钝化行为金属的阳极极化曲线
2．画出Fe-H 2O 体系的简化电位-pH 图，标出腐蚀区、免蚀区、钝态区。为了使铁不受腐蚀，使铁的状态条件移出腐蚀区的可能途径有那些？
附： 金属腐蚀与防护实验
目 录
实验部分
实验 1 腐蚀试样的制备 电化学试样的制备 (2)
一牛顿环的各环是否等宽?密度是否均匀?解释原因? 因为环是由空气劈上下表面反射的两束光叠加干涉形成的。劈的上表面变化在横向是不均匀的，故光程差也不是均匀变化的。所以各环是不等宽的环的密度也不是均匀的。各环不等宽，半径小的环宽，越到外边越窄，密度是不均匀的,牛顿环的半径公式是：半径r等于根号下(m+1/2)λR，其中m为环的级数。从公式可以看出，半径和环数并不是线性关系，这样环自然不均匀。计算可以知道，越往外环越密。 二牛顿环的干涉圆环是由哪两束相干光干涉产生的? 半凸透镜下表面和下底面上表面的两束反射光 三电桥由哪几部分组成?电桥平衡的条件? 由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。 平衡条件是Rx=(R1/R2)R3 四接通电源后,检流计指针始终向一边偏转,试分析出现这种情况的原因? 指针向一侧偏转就说明发生了电子的定向移动了，这个应该没问题。 指针不偏转，有2种情况吧，其1呢是整个电路发生了断路或其他故障，还1种情况则是流过的电流太小，不足于使电表发生偏转或其偏转的角度肉眼根本看不到。 无论如何调节，检流计指针都不动，电路中可能出现故障是调节臂电阻断路或短路。。无论如何调节，检流计指针始终像一边偏而无法平衡，电路中有可能出现故障是有一个臂（非调节臂）的电阻坏了。（断路或短路） 五什么叫铁磁材料的磁滞现象? 铁磁物质经外磁场磁化到饱和以后，把磁场去掉。这些物质仍保留有剩余磁化强度。需要反方向加磁场才能把这剩余磁化强度变为零。这种现象称为铁磁的磁滞现象。也是说，铁磁材料的磁状态，不仅要看它现在所处的磁场条件；而且还要看它过去的状态。 六如何判断铁磁材料属于软.硬材料? 软磁材料的特点是：磁导率大，矫顽力小，磁滞损耗小，磁滞回线呈长条状；硬磁材料的特点是：剩磁大，矫顽力也大 用光栅方程进行测量的条件是什么? 条件是一束平行光垂直射入光栅平面上，光波发生衍射，即可用光栅方程进行计算。如何实现：使用分光计，光线通过平行光管射入，当狭缝位于透镜的焦平面上时，就能使射在狭缝上的光经过透镜后成为平行光 用光栅方程进行测量,当狭缝太窄或者太宽会怎么样?为什么? 缝太窄，入射光的光强太弱，缝太宽，根据光的空间相干性可以知道，条纹的明暗对比度会下降！ 区别是，太窄了，亮纹会越来越暗，暗纹不变，直到一片黑暗！ 太宽，暗条纹会逐渐加强，明纹不变，直到一片光明！
第一章绪论 腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。 腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护 均匀腐蚀速率的评定方法： 失重法和增重法；深度法； 容量法(析氢腐蚀)；电流密度； 机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学 热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理 腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池 电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电 池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极 电极电势略低者为阳极 电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀
2.2.2、金属腐蚀的电化学历程 腐蚀电池： 四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用 金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程 难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方 阳极——[]+n M(金属阳离子浓度) (形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型 宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池 特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极 铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池 特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)
实验一燃烧热的测定 1．根据热化学的定义，关于燃烧热的定义下列说法正确的是（C） （A）物质氧化时的反应热 （B）物质完全氧化时的反应热 （C）1mol物质完全氧化时的反应热 （D）1mol物质完全还原时的反应热 2．氧弹式量热计的基本原理是（A） （A）能量守恒定律 （B）质量作用定律 （C）基希基希霍夫定律 （D）以上定律都适用 3．氧弹式量热计是一种（D） （A）绝热式量热计 （B）热导式量热计 （C）热流式量热计 （D）环境恒温式量热计 4．在用氧弹式量热计测定苯甲酸燃烧热的实验中不正确的操作是（D） （A）在氧弹充入氧气后必须检查气密性 （B）量热桶内的水要迅速搅拌，以加速传热 （C）测水当量和有机物燃烧热时，一切条件应完全一样 （D）时间安排要紧凑，主期时间越短越好，以减少体系与周围介质发生的热交换5．在测定萘的燃烧热实验中，先用苯甲酸对氧弹量热计进行标定，其目的是（A）（A）确定量热计的水当量 （B）测定苯甲酸的燃烧热 （C）减少萘燃烧时与环境的热交换 （D）确定萘燃烧时温度的增加值 6．用氧弹式量热计测定萘的燃烧热，实验直接测量结果符号表示为（C）（A）Q （B）Q P （C）Q V （D）△H 7．燃烧热测定实验中，温差的修正可用哪种方法进行（B） （A）溶解度曲线 （B）奔特公式 （C）吸热——放热曲线 （D）标准曲线 8．给氧弹充氧气时，正确的操作方法是减压阀出口压力指示表指针应指在（B）（A）小于 （B）—2 MPa （C）3Mpa—4MPa （D） 5 MPa 9．氧弹量热计中用水作为物质燃烧时燃烧热的传热介质，将水装在容器内正确的操作是（A）（A）3升水装在内筒
大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的(1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理根据欧姆定律， I R = U ，如测得U 和I 则可计算出R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置待测电阻两只，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 台。 实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U 值和I 值。对每一个电阻测量3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 测量次数1 2 3 U1 /V 5.4 6.9 8.5 I1 /mA 2.00 2.60 3.20 R1 / Ω 2700 2654 2656
测量次数1 2 3 U2 /V 2.08 2.22 2.50 I2 /mA 38.0 42.0 47.0 R2 / Ω 54.7 52.9 53.2 (1) 由. % max ΔU =U ×1 5 ，得到U 0.15V , 1 Δ = U 0 075V Δ 2 = . ； (2) 由. % max ΔI = I ×1 5 ，得到I 0.075mA, 1 Δ = I 0 75mA Δ 2 = . ； (3) 再由2 2 3 3 ( ) ( ) I I V u R U R Δ Δ = + ，求得9 10 Ω 1Ω 2 1 1 = × = R R u , u ； (4) 结果表示= (2.92 ± 0.09)×10 Ω, = (44 ±1)Ω 2 3 1 R R 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长
实验一霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。 2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？ 以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电 流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？ 误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。 实验二声速的测量 【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？ 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？ 答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交
金属腐蚀与防护试卷1 一、解释概念:（共8分，每个2分） 钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀 二、填空题：（共30分，每空1分） 1．称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为，好氧腐蚀主要为控制，其过电位与电流密度的关系为。 2．在水的电位-pH图上，线?表示关系，线?表示关系，线?下方是的稳定存在区，线?上方是的稳定存在区，线?与线?之间是的稳定存在区。 3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是，其腐蚀特征是，防止游离CO2腐蚀的措施是，运行中将给水的pH值控制在范围为宜。 4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有和形式。淡水作冷却水时易发生脱锌，海水作冷却水时易发生脱锌。 5．过电位越大，金属的腐蚀速度越，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离E corr足够远时，电极电位与极化电密呈关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为、。 ) 6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入，使水中氧含量达到以下，其含量应控制在，与氧的反应式为，加药点常在。 7．在腐蚀极化图上，若P c>>P a，极极化曲线比极极化曲线陡，这时E corr值偏向电位值，是控制。 三、问答题：（共24分，每小题4分） 1．说明协调磷酸盐处理原理。 2．自然界中最常见的阴极去极化剂及其反应是什么 3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么 4．凝汽器铜管内用硫酸亚铁造膜的原理是什么 5．说明热力设备氧腐蚀的机理。 6．说明腐蚀电池的电化学历程，并说明其四个组成部分。 /
四、计算：（共24分， 每小题8分） 1．在中性溶液中，Fe +2=106-mol/L ，温度为25℃，此条件下碳钢是否发生析氢腐蚀并求出碳钢在此条件下不发生析氢腐蚀的最小pH 值。（E 0Fe 2+/Fe = - ） 2．写出V -与i corr 的关系式及V t 与i corr 的关系式，并说明式中各项的物理意义。 3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位： Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = + 问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀 五、分析：（共14分，每小题7分） 1．试用腐蚀极化图分析铁在浓HNO 3中的腐蚀速度为何比在稀HNO 3中的腐蚀速度低 { 2. 炉水协调磷酸盐-pH 控制图如图1，如何根据此图实施炉水水质控制，试分析之。 (25 15 20 pH o C) 9.809.609.409.209.008.80 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R =2.8R =2.6 R =2.4R =2.3R =2.2R =2.1
（1）利用f=(D+d)(D-d)/4D 测量凸透镜焦距有什么优点？ 答这种方法可以避免透镜光心位置得不确定而带来得测量物距与像距得误差。 （2）为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f 测焦距时，测量u与v都用毫米刻度得米尺就可以满足要求？设透镜由于色差与非近轴光线引起得误差就是1％。 答设物距为20cm，毫米刻度尺带来得最大误差为0、5mm，其相对误差为 0、25％，故没必要用更高精度得仪器。 （3）如果测得多组u，v值，然后以u+v为纵轴，以uv为横轴，作出实验得曲线属于什么类型，如何利用曲线求出透镜得焦距f。 答直线；1/f为直线得斜率。 （4）试证：在位移法中，为什么物屏与像屏得间距D要略大于4f？ 由f=(D+d)(D-d)/4D →D2-4Df=d2→D(D-4f)=d2 因为d>0 and D>0 故 D>4f 1、避免测量u、ν得值时，难于找准透镜光心位置所造成得误差。 2、因为实验中，侧得值u、ν、f都相对较大，为十几厘米到几十厘米左右，而误差为1%，即一毫米到几毫米之间，所以可以满足要求。 3、曲线为曲线型曲线。透镜得焦距为基斜率得倒数。 ①当缝宽增加一倍时,衍射光样得光强与条纹宽度将会怎样变化?如缝宽减半,又怎样改变? 答: a增大一倍时, 光强度↑；由a=Lλ/b ，b减小一半 a减小一半时, 光强度↓；由a=Lλ/b ，b增大一倍。 ②激光输出得光强如有变动,对单缝衍射图象与光强分布曲线有无影响?有何影响? 答:由b=Lλ/a、无论光强如何变化,只要缝宽不变,L不变,则衍射图象得光强分布曲线不变(条纹间距b不变)；整体光强度↑或者↓。
③用实验中所应用得方法就是否可测量细丝直径？其原理与方法如何？ 答：可以，原理与方法与测单狭缝同。 ④本实验中，λ=632。8nm ,缝宽约为5*10^-3㎝,屏距L 为50㎝。试验证： 就是否满足夫朗与费衍射条件？ 答：依题意： L λ=（50*10^-2）*（632、8*10^-9）=3、164*10^-7 a^2/8=(5*10^-5)^2/8=3、1*10^-10 所以L λ<
《金属腐蚀理论及腐蚀控制》 习题解答 第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st =(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001 =0.4694g/ m?h 又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st =(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6
=0.3391g/㎡?h d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。 （2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有： 表面积S=2π×2 .0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2 015 Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2?h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3 d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2 02 Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2?h 试样体积为：V=π×2 2×0.5=6.28 cm3 d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y 试样在98% HNO3(85℃)时有： 对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st =(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
1. 电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？如何保护及正确使用？ 答：（1）电位差计是按照对消法测量原理设计的一种平衡式电学测量装置，能直接给出待测电池的电动势值，测定时电位差计按钮按下的时间应尽量短，以防止电流通过而改变电极表面的 平衡状态。 （2）标准电池是用来校准工作电流以标定补偿电阻上的电位降。 （3）检流计用来检验电动势是否对消，在测量过程中，若发现检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，以保护检流计。检流计在搬动过程中，将分流器旋钮置于“短路”。 （4）工作电池（稳压电源）电压调至与电位差计对电源的要求始终相一致。 3．电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？ 答：电位差计：利用补偿法测定被测电极电动势； 标准电池：提供稳定的已知数值的电动势EN，以此电动势来计算未知电池电动势。 检流计：指示通过电路的电流是否为零； 工作电池：为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值。 4．测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同的体系？ 答：（1）对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。 （2）选择盐桥中电解质的要求是：①高浓度（通常是饱和溶液）；②电解质正、负离子的迁移速率接近相等；③不与电池中的溶液发生反应。具体选择时应防止盐桥中离子与原电池溶液中的物质发生反应，如原电池溶液中含有能与Cl-作用而产生沉淀的Ag+、Hg 离子或含有能与K+离子作用的ClO－离子，则不可使用KCl盐桥，应选用KNO3或NH4NO3盐桥。 5．在测定电动势过程中，若检流计的指针总往一个方向偏转，可能是什么原因？ 答：若调不到零点，可能的原因有： （1）电池（包括工作电池、标准电池和待测电池）的正负极接反了； （2）电路中的某处有断路； （3）标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势，超出了测量范围。 4．为何本实验要在恒温条件下进行，而且乙酸乙酯和氢氧化钠溶液在混合前还要预先恒温？ 答：温度对反应速率常数k影响很大，故反应过程应在恒温条件下进行。 3、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，根据什么原则考虑加入溶质的量，太多太少影响如何？ 答：根据溶液凝固点的下降值考虑加入溶质的量。太多就不是稀溶液，太少凝固点下降值太小，误差大。 3. 实验中为何用镀铂黑电极？使用时注意事项有哪些？ 答：铂电极镀铂黑的目的在于减少电极极化，且增加电极的表面积，使测定电导时有较高灵敏 度。电导池不用时，应把两铂黑电极浸在蒸馏水中，以免干燥致使表面发生改变。 4. UJ34A型电位差计测定电动势过程中，有时检流计向一个方向偏转，分析原因。 原因：电极管中有气泡；电极的正负极接反；线路接触不良；工作电源电压与电位差计对电源的要求数据不一致等。 2．反应物起始浓度不相等，试问应怎样计算k值？ 答：若CH3COOC2H5溶液浓度a＞b（NaOH溶液浓度），则其反应速率方程的积分式为 a a κt+κ0 (—-1) - κ0— b c a ln????????? = κ(a—b)t + ln— ____ b b κt - κc — c C和κc分别为反应进行完全后体系中产物CH3COONa的浓度和电导率 若a＞b时b =C，若a< b时a =C 3．如果NaOH和乙酸乙酯溶液为浓溶液时，能否用此法求k值，为什么？ 答：不能。只有反应体系是很稀的水溶液，才可认为CH3COONa是全部电离的。反应前后Na+的浓度不变。随着反应的进行，导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小。可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，以跟踪反应 物浓度随时间变化。 1、把苯甲酸在压片机上压成圆片时，压得太紧,点火时不易全部燃烧；压得太松,样品容易脱落；要压得恰到好处。 挥发性双液图
一、 选择题（每题4分，打“ * ”者为必做，再另选做4题，并标出选做记号“ * ”，多做不给分，共40分） 1* 某间接测量量的测量公式为4 3 23y x N -=，直接测量量x 和y 的标准误差为x ?和y ?,则间接测 量量N 的标准误差为？B N ?=； 4322 (2)3339N x x y x x x ??-==?=??， 3334(3)2248y N y y y y x ??==-?=-??- ()()[]21 23 2 289y x N y x ?+?=? 2* 。 用螺旋测微计测量长度时，测量值=末读数—初读数（零读数），初读数是为了消除 ( A ) （A ）系统误差 （B ）偶然误差 （C ）过失误差 （D ）其他误差 3* 在计算铜块的密度ρ和不确定度ρ?时，计算器上分别显示为“8.35256”和“ 0.06532” 则结果表示为：（ C ） (A) ρ=（8.35256 ± 0.0653） （gcm – 3 ）， (B) ρ=（8.352 ± 0.065） （gcm – 3 ）， (C) ρ=（8.35 ± 0.07） （gcm – 3 ）， (D) ρ=（8.35256 ± 0.06532） （gcm – 3 ） (E) ρ=（2 0.083510? ± 0.07） （gcm – 3 ）， (F) ρ=（8.35 ± 0.06） （gcm – 3 ）， 4* 以下哪一点不符合随机误差统计规律分布特点 （ C ） （A ） 单峰性 （B ） 对称性 （C ） 无界性有界性 （D ） 抵偿性 5* 某螺旋测微计的示值误差为mm 004.0±，选出下列测量结果中正确的答案：（ B ） A ． 用它进行多次测量，其偶然误差为mm 004.0； B ． 用它作单次测量，可用mm 004.0±估算其误差； B =?==? C. 用它测量时的相对误差为mm 004.0±。 100%E X δ = ?相对误差：无单位；=x X δ-绝对误差：有单位。
实验一燃烧热的测定1. 在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？答：在燃烧过程中，当氧弹内存在微量空气时，N2的氧化会产生热效应。在一般的实验中，可以忽略不计；在精确的实验中，这部分热效应应予校正，方法如下：用0.1mol·dm-3 NaOH 溶液滴定洗涤氧弹内壁的蒸馏水，每毫升0.1 mol·dm-3 NaOH溶液相当于5.983 J(放热)。 2. （1）本实验中，那些为体系？那些为环境？（2）实验过程中有无热损耗，（3）如何降低热损耗？ 答：（1）氧弹中的样品、燃烧丝、棉线和蒸馏水为体系，其它为环境。 （2）实验过程中有热损耗：内桶水温与环境温差过大，内桶盖有缝隙会散热，搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。 （3）降低热损耗的方法：调节内筒水温比外筒水温低0.5-1℃，内桶盖盖严，避免搅拌器摩擦内筒内壁，实验完毕，将内筒洗净擦干，这样保证内筒表面光亮，从而降低热损耗。 3. 在环境恒温式量热计中，为什么内筒水温要比外筒的低？低多少合适？ 在环境恒温式量热计中，点火后，系统燃烧放热，内筒水温度升高1.5-2℃，如果点火前内筒水温比外筒水温低1℃，样品燃烧放热最终
内筒水温比外筒水温高1℃，整个燃烧过程的平均温度和外筒温度基本相同，所以内筒水温要比外筒水温低0.5-1℃较合适。 4 固体样品为什么要压成片状？萘和苯甲酸的用量是如何确定的？提示：压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。 5 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些? 提示：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。 6 试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些? 本实验成功的关键因素是什么? 提示：能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。本实验成功的关键：药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。 实验二十（1）液体饱和蒸气压的测定预习思考题 一、思考题： 1. 真空泵在开关之前为什么要先通大气？
大学物理实验答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
实验一 物体密度的测定 【预习题】 1．简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。 答：（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项： 游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。设主 尺上的刻度间距为y ，游标上的刻度间距为x ，x 比y 略小一点。一般游标上的n 个刻度间距等于主尺上(n -1)个刻度间距，即y n nx )1(-=。由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差n 1,这就是游标的精度。 教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为 mm 501,即主尺上49mm 与游标上50格同长，如教材图1-3所示。这样，游标上50格比主尺上50格（50mm ）少一格（1mm ），即游标上每格长度比主尺每格少1÷50 = 0.02(mm)， 所以该游标卡尺的精度为0.02mm 。 使用游标卡尺时应注意：①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才 可读数。②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。 （2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项： 螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长 度的长度测量仪器。螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒(即微分筒)组成。
如教材P24图1-4所示，固定套管D上套有一个活动套筒C(微分筒)，两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周( 360)，测量轴伸出或缩进1个螺距。因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。对于螺距是0.5mm螺旋测微器，活动套筒C的周界被等分为50格，故活动套筒转动1 格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm。 使用螺旋测微器时应注意：①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时，必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒，听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体，棘轮在空转，这时应停止转动棘轮，进行读数，不要将被测物拉出，以免磨损砧台和测量轴。②应作零点校正。 2．为什么胶片长度可只测量一次？ 答：单次测量时大体有三种情况：（1）仪器精度较低，偶然误差很小，多次测量读数相同，不必多次测量。（2）对测量的准确程度要求不高，只测一次就够了。（3）因测量条件的限制，不可能多次重复测量。本实验由对胶片长度的测量属于情况（1），所以只测量1次。
大学物理实验课后答案 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
（1）利用f=(D+d)(D-d)/4D 测量凸透镜焦距有什么优点 答这种方法可以避免透镜光心位置的不确定而带来的测量物距和像距的误差。（2）为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f 测焦距时，测量u和v都用毫米刻度的米尺就可以满足要求设透镜由于色差和非近轴光线引起的误差是1％。 答设物距为20cm，毫米刻度尺带来的最大误差为，其相对误差为％，故没必要用更高精度的仪器。 （3）如果测得多组u，v值，然后以u+v为纵轴，以uv为横轴，作出实验的曲线属于什么类型，如何利用曲线求出透镜的焦距f。 答直线；1/f为直线的斜率。 （4）试证：在位移法中，为什么物屏与像屏的间距D要略大于4f 由f=(D+d)(D-d)/4D → D2-4Df=d2→ D(D-4f)=d2 因为d>0 and D>0 故D>4f 1.避免测量u、ν的值时，难于找准透镜光心位置所造成的误差。 2.因为实验中，侧的值u、ν、f都相对较大，为十几厘米到几十厘米左右，而误差为1%，即一毫米到几毫米之间，所以可以满足要求。 3.曲线为曲线型曲线。透镜的焦距为基斜率的倒数。 ①当缝宽增加一倍时,衍射光样的光强和条纹宽度将会怎样变化如缝宽减半,又怎样改变 答: a增大一倍时, 光强度↑；由a=Lλ/b ，b减小一半 a减小一半时, 光强度↓；由a=Lλ/b ，b增大一倍。 ②激光输出的光强如有变动,对单缝衍射图象和光强分布曲线有无影响有何影响 答:由b=Lλ/a.无论光强如何变化,只要缝宽不变,L不变,则衍射图象的光强分布曲线不变 (条纹间距b不变)；整体光强度↑或者↓。 ③用实验中所应用的方法是否可测量细丝直径其原理和方法如何 答：可以，原理和方法与测单狭缝同。 ④本实验中，λ=632。8nm,缝宽约为5*10^-3㎝,屏距L为50㎝。试验证： 是否满足夫朗和费衍射条件 答：依题意： Lλ=（50*10^-2）*（*10^-9）=*10^-7 a^2/8=(5*10^-5)^2/8=*10^-10 所以Lλ< 腐蚀与防护试题 1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。 是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点 在不电离、不导电的介质环境下 反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？ 答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度 氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示： 反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量 氧化物的体积： V MO = m'/ ρ ' 用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ） 当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值 氧化物?氧化物?氧化物? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。 MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别 答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关 大学物理实验试题（一） 一、单项选择题（每小题3分，共10小题） （1）.在光栅测量波长的实验中，所用的实验方法是[ ] （A）模拟法（B）干涉法（C）稳态法（D）补偿法 （2）.用箱式惠斯登电桥测电阻时，若被测电阻值约为4700欧姆，则倍率选[ ]（A）（B）（C）10 （D）1 $ （3）.用某尺子对一物体的长度进行15次重复测量，计算得A类不确定度为0.01mm，B类不确定度是0.6mm，如果用该尺子测量类似长度，应选择的合理测量次数为 （A）1次（B）6次（C）15次（D）30次 （4）.用惠斯登电桥测电阻时，如果出现下列情况，试选择出仍能正常测 量的情况[ ] （A）有一个桥臂电阻恒为零（B）有一个桥臂电阻恒为无穷大 （C）检流计支路不通（断线）（D）电源与检流计位置互换 （5）.研究二极管伏安特性曲线时，正确的接线方法是[ ] （A）测量正向伏安特性曲线时用外接法；测量反向伏安特性曲线时用内接法（B）测量正向伏安特性曲线时用内接法；测量反向伏安特性曲线时用外接法（C）测量正向伏安特性曲线时用内接法；测量反向伏安特性曲线时用内接法 ) （D）测量正向伏安特性曲线时用外接法；测量反向伏安特性曲线时用外接法 （6）.在测量钢丝的杨氏模量实验中，预加1Kg砝码的目的是[ ] （A）消除摩擦力（B）使系统稳定 （C）拉直钢丝（D）增大钢丝伸长量 （7）.调节气垫导轨水平时发现在滑块运动方向上不水平，应该[ ] （A）只调节单脚螺钉（B）先调节单脚螺钉再调节双脚螺钉（C）只调节双脚螺钉（D）先调节双脚螺钉再调节单脚螺钉（8）.示波管的主要组成部分包括[ ] （A）磁聚集系统、偏转系统、显示屏（B）电子枪、偏转系统、显示屏（C）电聚集系统、偏转系统、显示屏（D）控制极、偏转系统、显示屏 @ （9）.分光计设计了两个角游标是为了消除[ ] （A）视差（B）螺距差（C）偏心差（D）色差 （10）.用稳恒电流场模拟静电场实验中，在内电极接电源负极情况下，用电压表找等位点与用零示法找等位点相比，等位线半径[ ] （A）增大（B）减小（C）不变（D）无法判定是否变化 二、判断题（每小题3分，共10小题） （1）、准确度是指测量值或实验所得结果与真值符合的程度，描述的是测量值接 近真值程度的程度，反映的是系统误差大小的程度。（） （2）、精确度指精密度与准确度的综合，既描述数据的重复性程度，又表示与真 值的接近程度，反映了综合误差的大小程度。（） （3）、系统误差的特征是它的有规律性，而随机的特怔是它的无规律性。（）（4）、算术平均值代替真值是最佳值，平均值代替真值可靠性可用算术平均偏差、标准偏差和不确定度方法进行估算和评定。（） （5）、测量结果不确定度按评定方法可分为A类分量和B类分量，不确定度A 类分量与随机误差相对应，B类分量与系统误差相对应。（） ） （6）、用1/50游标卡尺单次测量某一个工件长度，测量值N=10.00mm，用不确 定度评定结果为N =（±）mm。（） （7）、在测量钢丝的杨氏弹性模量实验中，预加1Kg砝码的目的是增大钢丝伸长量。（） （8）、利用逐差法处理实验数据的优点是充分利用数据和减少随机误差。（）（9）、模拟法可以分为物理模拟和数学模拟，因为稳恒电流场和静电场的物理本 质相同，所以用稳恒电流场模拟静电场属于物理模拟。（） （10）、系统误差在测量条件不变时有确定的大小和正负号，因此在同一测量条 件下多次测量求平均值能够减少或消除系统误差。（） 三、填空题（每空3分，共10空） （1）．凡可用仪器或量具直接测出某物理量值的测量，称 1 测量； 凡需测量后通过数学运算后方能得到某物理量的测量，称 2 测量。（2）．有效数字的位数越多，说明测量的精度越 3 ；换算单位时， 有效数字的 4 保持不变。 （3）．由 5 决定测量结果的有效数字是处理一切有效数字问题的总的根据和原则。 （4）．迈克尔逊干涉仪实验中，在测量过程中，读数轮只能朝一个方向旋转，不能 习 题(参考答案) 2．指出下列测量值为几位有效数字，哪些数字是可疑数字，并计算相对不确定度。 (1) g ＝(9.794±0.003)m ·s 2 - 答：四位有效数字，最后一位“4”是可疑数字，%031.0%100794 .9003 .0≈?= gr U ； (2) e ＝(1.61210±0.00007)?10 19 - C 答：六位有效数字，最后一位“0”是可疑数字，%0043.0%10061210 .100007 .0≈?= er U ； (3) m ＝(9.10091±0.00004) ?10 31 -kg 答：六位有效数字，最后一位“1”是可疑数字，%00044.0%10010091 .900004 .0≈?= mr U ； (4) C ＝(2.9979245±0.0000003)8 10?m/s 答：八位有效数字，最后一位“5”是可疑数字 1．仪器误差为0.005mm 的螺旋测微计测量一根直径为D 的钢丝，直径的10次测量值如下表： 试计算直径的平均值、不确定度(用D 表示)和相对不确定度(用Dr 表示)，并用标准形式表示测量结果。 解： 平均值 mm D D i i 054.210110 1 ==∑= 标准偏差： mm D D i i D 0029.01 10)(10 1 2 ≈--= ∑=σ 算术平均误差： m m D D i i D 0024.010 10 1 ≈-= ∑=δ 不确定度A 类分量mm U D A 0029.0==σ， 不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00029.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为：%29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D 或 不确定度A 类分量mm U D A 0024.0==δ ， 不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00024.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为： %29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D ，%00001.0%1009979245 .20000003 .0≈?= Cr U 。 3．正确写出下列表达式 （1）km km L 310)1.01.3()1003073(?±=±= （2）kg kg M 4 10)01.064.5()13056430(?±=±= （3）kg kg M 4 10)03.032.6()0000030.00006320.0(-?±=±= （4）s m s m V /)008.0874.9(/)00834 .0873657.9(±=±= 4．试求下列间接测量值的不确定度和相对不确定度，并把答案写成标准形式。金属腐蚀与防护课后习题答案
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