页数：68页文件大小：1.38 MB来源： 金属腐蚀ppt课件
本课件从腐蚀原电池入手，说明金属表面电化学不均匀性形成阴、阳极区的过程，以伊文斯盐水滴试验验证；继而以自由能变化与平衡电位判断腐蚀自发倾向，给出能斯特方程与电动势计算，最后讲授电位－pH图的绘制、腐蚀状态分区与应用局限。
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将Zn和Cu放入稀硫酸中并用导线相互连接
将Zn和Cu放入稀硫酸中并用导线相互连接，就构成Zn-Cu原电池。于是在Zn电极上发生Zn的溶解，而在Cu电极上析出氢气，两电极间有电流流动。在电池作用中发生金属氧化反应的电极称为阳极（Zn-Cu原电池的Zn电极），发生还原反应电极（Zn-Cu原电池的Cu电极）称为阴极。电极反应如下：阳极：Zn—2e → Zn2+阳极发生氧化反应放出电子，电子从阳极流到阴极，被阴极反应所耗阴极：2H++ 2e → H2↑第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学Zn-Cu原电池示意图（图中箭头代表电流方向）溶解氧化反应、阳极氢气析出还原反应、阴极稀硫酸
总结“原电池”放电反应
§2.1 腐蚀原电池
负极
例3.氢氧燃料电池将燃烧过程中放出
例3.氢氧燃料电池将燃烧过程中放出的化学能转化为电能的装置叫燃料电池。例氢燃料电池：基本反应：H2（g）+ 1/2O2（g）→H2O（l）ΔH=-286KJmol-1用多孔膜将电池分为三部：中间装75%KOH，左侧通H2，右侧通O2，扩散到KOH溶液中发生反应：（+）极：1/2O2（g）+ H2O（l）+2e-= 2OH-（-）极：H2（g）+2OH-=2 H2O（l）+2e-总反应：H2（g）+ 1/2O2（g）= H2O（l）
产生这种电池反应的推动力
产生这种电池反应的推动力是电极之间存在的电位差。第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学电极电位较负的为阳极，发生金属氧化反应；电极电位较正的为阴极，在阴极上进行着溶液中某种物质（氧化态）的还原反应，如溶解氧的还原或（和）析氢反应，若存在某种高价金属阳离子则会发生它的还原生成低价金属阳离子或单质金属（如电镀）。
腐蚀原电池
因此，腐蚀原电池是电极电位不同的两个微观部分（其中阳极为金属）作电接触，并同时处于电解质溶液中的原电池体系，其腐蚀反应可以概括为：阳极：M—ne → Mn+电子流动：e阳→e阴阴极：从阳极流来的电子被阴极表面附近溶液中某种物质D所吸收，变成其还原态eD：D + e → [eD]上述反应，对于无强氧化剂和重金属离子的酸性溶液通常会发生氢离子的还原，即：2H++ 2e → H2第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
对于一般中性溶液
对于一般中性溶液，通常是溶液中的氧被还原为氢氧根离子，即：O2+2H2O + 4e → 4OH—对于含有贵金属离子的溶液，则会发生金属离子的还原，例如：Cu2++ 2e → Cu腐蚀过程示意图第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
金属表面上显微尺寸的阳极和阴极区域的形成
金属表面上显微尺寸的阳极和阴极区域的形成，是由金属表面微观的电化学不均匀性造成的。产生微观电化学不均匀性的情况主要有以下几种：（1）金属的化学成分不纯或合金的化学成分不均匀。（2）合金组织不同或结构上的不均匀。前者如双相合金或固溶体中第二相的析出，或者如晶粒与晶界、亚结构之差异，以及位错线的存在等。
（3）应力状态上的不均匀。金属表面在压力加工或机械加工时常常造成的显微变形程度或应力状态的不同，应力高的为阳极，应力低的为阴极。（4）金属表面氧化膜的不完整，造成膜孔处与膜完整处之间的电化学差异，膜孔处金属为阳极。第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
介质差异电池
电化学腐蚀过程一般用不均匀态的电化学差异来说明。当同一金属与不同电解质接触时，会产生不同的电极电位，从而也会构成腐蚀电池。在此情况下，电位较负的部位为阳极，发生腐蚀。这种介质差异电池，有温差、湿差和浓差电池。
第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学在海洋环境中常产生氧浓差电池，如钢铁结构中与含氧量低的溶液接触的部分电位较负为阳极，往往发生腐蚀。再如铆钉、焊接或螺栓连接时造成的各种缝隙内，由于缺氧而成为阳极并发生腐蚀，不缺氧的缝外表面为阴极，则往往腐蚀较轻或几乎不腐蚀。在海水中航行的船，气液界面处为富氧区，而水面以下的部位为阳极，往往发生水线腐蚀。
伊文斯盐水滴试验
腐蚀原电池既可以有明显的阴、阳极区，也可以无明显区分；可以是宏观电池（如氧浓差电池），也可以是微观电池。伊文斯盐水滴试验可以用来区分钢铁表面腐蚀的阴、阳极区。将一滴加有酚酞和铁氰化钾（K3[Fe（CN）6]）指示剂的食盐水滴在干净的铁表面，从其颜色的变化可以观察到腐蚀的进行及阴、阳极区。
在缺氧的中心区，发生如下阳极反应：2Fe—4e → Fe2+第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学此过程产生的Fe2+离子与Fe（CN）63-化合，便在中心处出现蓝色区域。在盐水滴外缘，由于氧的浓度较大，发生下式的阴极过程：O2+ H2O + 4e → 4OH-电子由阳极区提供，产生的OH－使pH值升高，酚酞显示出粉红色。在浓差的推动下，Fe2+和OH—相互扩散，在水滴中部出现棕黄色的铁锈。4Fe（OH）2+ O2+ 2H2O → 4Fe（OH）3↓
蓝色、阳极红色、阴极棕色、铁锈第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
局部腐蚀
这个试验一方面说明了阴阳极反应的相对部位，另一方面指出，由于氧浓差所引起的电化学不均匀性，导致了铁的局部腐蚀。细致地进行这个实验，对金属腐蚀原理和局部腐蚀将会有较深入的了解。图2—4a及图2—4b只表示出稳定态的情况。第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
阴极反应区域
这时，阳极过程主要集中在滴内中心部位，为了保持电荷平衡，阴极反应的碱化过程便集中在富氧的盐水滴外缘，此时，外缘下铁表面腐蚀敏感，点腐蚀形成的Fe2+离子，在高碱性和富氧的情况下，将逐渐形成氢氧化物或氧化物的沉淀，这种沉淀物保护了敏感点，从而外缘的兰色区域也会逐渐消失。通过这种过渡期的一系列变化，便出现右图所示的稳定状态。蓝色、阳极红色、阴极棕色、铁锈第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
电极过程
使用的指示剂的浓度应尽可能低，否则会干扰上述的电极过程。例如，过多的K3[Fe（CN）6]，可能发生Fe（CN）63－的还原，消耗电子，提供阴极过程，而K3[Fe（CN）6]2的沉淀在阳极区，也可能使氧更难于进入，加速阳极过程。因此K3[Fe（CN）6]的浓度应尽可能低，最好只显示兰色而无沉淀。通过试验，推荐如下浓度的试剂：在100mL的0.1mol·L－1NaCl水溶液中，加入0.5mL的1％酚酞酒精溶液及3mL新配制的1％K3[Fe（CN）6]水溶液。
2Fe-4e → Fe2+阴极过程：4Fe(OH)2+ O2+ 2H2O → 4Fe(OH)3↓第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
电化学腐蚀热力学
电化学腐蚀
。例如：开始时盐水滴内不含氧——食盐水沸腾去氧，然后在氮气中冷却，冷后加入指示剂。在这种情况下，一开始便出现稳定状态。蓝色、阳极红色、阴极棕色、铁锈第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
指示剂试验
。例如：开始时盐水滴内饱和氧——食盐水溶液在0℃时充氧饱和，然后回到室温，得到过饱和氧的食盐水溶液，加入指示剂进行试验。在这种情况下，则图所示的过渡状态可延续较长的时间。第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
§2.1 腐蚀原电池
。例如：液滴中心部位富氧——使盐水滴在氮气下进行试验，在液滴中心的上部吹氧。这时，中心部位富氧，而边缘部位缺氧，便出现了图所示的情况，边缘受腐蚀，中心部位被保护，与开始时盐水滴内不含氧图的情况刚好相反。第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
缓蚀剂
。例如：阳极缓蚀剂不足量——例如加入0.01～0.02mol·L－1Na2CO3水溶液后，受腐蚀的中心部位（Q）由于腐蚀产物的沉淀而受到保护，而边缘的敏感部位（P）由于缓蚀剂不足量，反而易于腐蚀，得到如图2—4e所示的情况。蓝色、阳极红色、阴极第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
腐蚀电流的存在证明
腐蚀电流的存在证明：上述一系列试验还没有直接证明腐蚀电流的存在。如果将有盐水滴的铁板置于磁场中，确实发现了液滴的转动；如果改变磁场方向，则液滴反向转动，从而证明了电流的存在。第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
金属腐蚀
金属在自然和人为环境中发生腐蚀的原因，可以由电化学热力学来解释。热力学只研究反应的可能性，任何化学反应中如果释放能量，即自由能降低，这种反应就可能自发进行。金属腐蚀就是一种自发进行的——金属由单质变成化合物的过程，如铁变为铁锈，同时释放能量。金属与大气中的水和氧发生如下典型反应：M（金属）+H2O+O2→M（OH）2M（金属）+O2→MO1.自由能第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
下表列出了部分金属在大气中腐蚀反应的自
下表列出了部分金属在大气中腐蚀反应的自由能变化。可以看出，除金和铂以外，表中所列金属的腐蚀反应都伴随自由能降低，也就是说，大多数金属在大气中都会自发腐蚀。自由能变化ΔG0/kJ·mol-1腐蚀产物金属自由能变化ΔG0/kJ·mol-1腐蚀产物金属-165.4Cu2+Cu-560.2Mg（OH）2Mg-38.5Ag+Ag-733.5Al（OH）3Al22.6Pt2+Pt-378.5Zn（OH）2Zn40.2Au3+Au-510.0Cr3+Cr-328.2Fe2+Fe金属在大气中腐蚀反应的自由能变化§2.2热力学概念1.自由能第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
金属腐蚀速度
自由能降低值越大，表明金属腐蚀的自发倾向越大，但热力学只是涉及反应的倾向，与反应速度无关。如表中所示，铝、镁、铬在大气中的腐蚀倾向比铁大，但实际上铁的腐蚀速度比铝、镁、铬快得多。这是因为腐蚀开始不久，在铝、镁、铬的表面上生成了一层致密的氧化物保护膜，能够阻碍反应进行，而铁的腐蚀产物——铁锈，因其质地疏松容易脱落，故腐蚀能以较大速度持续进行。§2.2热力学概念1.自由能第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
大多数金属与水接触时具有离子化倾向
大多数金属与水接触时具有离子化倾向。金属离子离开基体的同时，在金属表面留下相应数量的电子，离开基体的金属离子越多，留在表面的电子也越多，由于正负电荷之间吸引力的存在，使得金属离子化趋于困难，最终达成如下平衡：M—ne → Mn+2.平衡电位和标准电位§2.2热力学概念第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学不同的金属在不同溶液中的离子化倾向不同。当达到平衡时，金属在溶液中建立起平衡电极电位。若以标准氢电极为阳极，并视其电位为零，则电极电位的大小和自由能一样，可以表示腐蚀的自发倾向，二者具有以下关系：ΔG0＝－nE0FΔG0——电极反应的自由能变化；
E0——原电池的电动势或金属电极的平衡电位；n——氧化还原反应的电子转移数；F——法拉第常数（F＝96500C·mol-1）。由此得出，原电池电动势越大，反应的自由能降低就越大，即反应的倾向性也越大。
下表列出了一些重要金属的标准电极电位
下表列出了一些重要金属的标准电极电位。由于金属电位随溶液中金属离子活度和温度的变化而变化，所以采用25℃下金属离子活度为1的溶液为标准溶液，此时不同金属的平衡电位为其标准电极电位。§2.2热力学概念2.平衡电位和标准电位标准电极电位/V电极反应电对-3.045Li++e=LiLi（Ⅰ）—（0）-2.925K++e=KK（Ⅰ）—（0）-2.87Ca2++2e=CaCa（Ⅱ）—（0）-2.714Na++e=NaNa（Ⅰ）—（0）-2.37Mg2++2e=MgMg（Ⅱ）—（0）-1.75Ti2++2e=TiTi（Ⅱ）—（0）-1.662Al3++3e=AlAl（Ⅲ）—（0）-1.1Mn2++2e=MnMn（Ⅱ）—（0）-0.763Zn2++2e=ZnZn（Ⅱ）—（0）-0.744Cr3++3e=CrCr（Ⅱ）—（0）-0.44Fe2++2e=FeFe（Ⅱ）—（0）-0.403Cd2++2e=CdCd（Ⅱ）—（0）-0.277Co2++2e=CoCo（Ⅱ）—（0）-0.25Ni2++2e=NiNi（Ⅱ）—（0）-0.136Sn2++2e=SnSn（Ⅱ）—（0）-0.126Pb2++2e=PbPb（Ⅱ）—（0）金属的标准电极电位：25℃下金属离子活度为1时，金属的平衡电位为其标准电极电位。第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
标准电极电位表：下表列出部分重要金属的标准电极电位与电极反应。
| 标准电极电位/V | 电极反应 | 电对 |
|---|---|---|
| -0.036 | Fe3++3e=Fe | Fe（Ⅲ）—（0） |
| 0 | 2H++2e=H2 | H（Ⅰ）—（0） |
| 0.154 | Sn4++2e=Sn2+ | Sn（Ⅳ）—（Ⅱ） |
| 0.33 | Cu2++2e=Cu | Cu（Ⅱ）—（0） |
| 0.401 | O2+2H2O+4e=4OH— | O（0）—（—Ⅱ） |
| 0.522 | Cu++e=Cu | Cu（Ⅰ）—（0） |
| 0.771 | Fe3++e=Fe2+ | Fe（Ⅲ）—（Ⅱ） |
| 0.788 | Hg++e=Hg | Hg（Ⅰ）—（0） |
| 0.799 | Ag++e=Ag | Ag（Ⅰ）—（0） |
| 0.854 | Hg2++2e=Hg | Hg（Ⅱ）—（0） |
| 0.987 | Pd2++2e=Pd | Pd（Ⅱ）—（0） |
| 1.2 | Pt2++2e=Pt | Pt（Ⅱ）—（0） |
| 1.229 | O2+4H++4e=2H2O | O（0）—（—Ⅱ） |
| 1.498 | Au3++3e=Au | Au（Ⅲ）—（0） |
| 1.68 | Au++e=Au | Au（Ⅰ）—（0） |
注：原文 Cu2++2e=Cu 一行标注电对为 Cu（Ⅰ）—（0），按电极反应应为 Cu（Ⅱ）—（0）；O2+4H++4e 一式原文误写作「2H2O+4e」，已按标准电极反应修正。
对于实际腐蚀环境，上表中的数据不能直接引用
对于实际腐蚀环境，上表中的数据不能直接引用。因为实际环境中不但浓度、温度与标准状态不同，而且金属材料也非单纯，因此电位也常偏离标准值。另外金属表面通常附有氧化物，会使电位变正。有时在金属表面上存在局部电池，测得的电位将不再是平衡电位，而是混合电位或称腐蚀电位。
自然电位──实际情况下，金属材料在溶液中的电位称为自然电位；稳定电位──当该电位经久不变时，称为稳定电位。腐蚀电位──腐蚀性介质中金属材料的整体电位称为腐蚀电位。均匀的全面腐蚀具有整体一致的自然电位；
局部腐蚀中，若阴、阳两极明显分开且介质的电阻较大时，不同部位的电位并不相同，采用微区测量可以得到材料表面的电位分布。因而腐蚀电位具有动力学上的表观平均性质，且往往随时间而改变。§2.2热力学概念2.平衡电位和标准电位第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
标准电极电位
因为上表中的标准电极电位是纯金属在其离子活度为1的溶液中测得的电位值。平衡电位随离子浓度、温度和金属材料本身纯度的变化而变化，对于M-ne→Mn+式的电极反应，其间关系可以用能斯特方程表示：式中：EM——金属的平衡电位（V）；——金属的标准电极电位（V）；R——气体常数（R=8.314J·K-1·mol-1）；
T——溶液的热力学温度（K）；n——金属离子的氧化数，即离子价数；F——法拉第常数（F=96500C·mol-1）；——金属活度；
——金属离子的活度。3.腐蚀原电池电动势§2.2热力学概念第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
腐蚀原电池电位
由于固态纯金属的活度等于1，因此上式简化为：由上式可以看出，25℃时对于一价金属，活度每增加10倍，电位将增加59.2mV。若浓度降低，电位也随之降低。3.腐蚀原电池电动势§2.2热力学概念第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
3.腐蚀原电池电动势若腐蚀反应中的阴
3.腐蚀原电池电动势若腐蚀反应中的阴极反应是氧去极化，即O2还原为OH—此时OH—为还原态，O2为氧化态；用气体分压代替活度，带入上式得到：式中：——氧的标准电极电位（+0.401V）；——氧气的分压（atm）§2.2热力学概念O2+ H2O + 4e → 4OH-第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
腐蚀原电池
若阴极反应为氢去极化反应，即H+得电子生成H23.腐蚀原电池电动势§2.2热力学概念2H++ 2e → H2↑第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学此时H2是还原态，H+是氧化态。由于氢气往往放空，分压为1，所以上式简化为：
腐蚀原电池电位
腐蚀原电池电动势相当于腐蚀电池阴、阳极开路电位之差。对于氧去极化腐蚀反应，设氧气分压=0.2atm，pH=8，=10-6mol·L-1，T=298K。则阳极电位为：3.腐蚀原电池电动势§2.2热力学概念第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
3.腐蚀原电池电动势§2.2热力学概
3.腐蚀原电池电动势§2.2热力学概念当E0＞0，即＜时，反应自发进行。由于大多数金属的标准电极电位均小于，所以在海水中都易发生氧去极化腐蚀。因此，人们应当重点考虑如何降低海水中金属的腐蚀速度，而不是从热力学上绝对停止腐蚀反应的发生。第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学阴极电位等于：则腐蚀电池电动势为：
氢去极化
当E0＞0，即＜时，反应自发进行，发生氢去极化腐蚀由表可以看出，位于Co以上的金属都会发生氢去极化腐蚀。则腐蚀电池电动势为：对于氢去极化腐蚀反应，设pH＝8，＝10-6mol·L-1，T＝298K。则阳极电位同上，而阴极电位为：3.腐蚀原电池电动势§2.2热力学概念第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
腐蚀过程往往不
腐蚀过程往往不是简单的一个阳极反应和一个阴极反应相耦合，而往往有多个反应相耦合，并常伴随一些后化学反应发生。金属的阳极反应平衡电位主要受溶液中该金属离子浓度和配位离子浓度的影响，阴极反应的平衡电位主要受溶液pH值和气体分压的影响，因此，仅根据金属平衡电位和阴极反应平衡电位判断腐蚀过程能否发生是很粗略的，还要根据电位－pH图来判断。3.腐蚀原电池电动势§2.2热力学概念第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
电位－pH图
比利时化学家鲍尔拜（Pourbaix）用平衡体系中各物质的化学位，计算出了M-H2O体系25℃时各相之间的平衡数据，以平衡电位E（相对于标准氢电极）为纵坐标，pH为横坐标，绘制出一系列电位－pH图。第二章腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学水溶液中的电化学腐蚀反应中会有不同价态的金属离子生成，常有腐蚀产物参与进一步的化学反应（有时水也参与反应）。水溶液中总存在或多或少的H+或OH－，它们与腐蚀反应有着密切的关系。首先，一般腐蚀反应过程中的两个主要阴极反应都与H+或OH－有关：2H++ 2e → H2↑O2+ 2H2O + 4e → 4OH－其次，溶液的pH值会影响到阳极反应的类型和产物；
溶入溶液中的金属离子通过水解作用也会改变溶液的pH值。
下面以铁-水体系为例
下面以铁-水体系为例，绘制E－pH图设离子活度为10-6mol·L-1，金属活度为1，气体分压为1.013×105Pa，T=298K，由有关化学手册可以查得以下热力学和电化学数据：=－237.4 kJ·mol-1=－85.0 kJ·mol-1=－10.6 kJ·mol-1=－741.5 kJ·mol=－1014.9 kJ·mol-1=－483.9 kJ·mol-1=－695.0 kJ·mol-1=－0.440 V= +0.771 V= +0.728 V= 1.228 V
对于水溶液中的氢去极化：下表内容提取自源文件，原文字与数字粘连，表格结构需对照原图人工还原。
对于水溶液中的氢去极化（即析氢）反应和氧去极化（即吸氧）反应：a. 2H+ + 2e H2↑b.O2+ 4H++ 4e 2H2O在E-pH图上，与上述两相对应，有两条互相平行的直线（a）和（b），并用虚线标出。Fe-H2O系电位—pH图（平衡固相是Fe，Fe3O4，Fe2O3）
即E与pH无关：下表内容提取自源文件，原文字与数字粘连，表格结构需对照原图人工还原。
（1）2Fe2++ 2e Fe(s)（2）Fe3++ e Fe2+以上两个反应无H+参加，即E与pH无关，在图中为水平线段。Fe-H2O系电位—pH图（平衡固相是Fe，Fe3O4，Fe2O3）
在图上为垂直线段
（3）平衡常数所以log 0.038=-12+6 pH计算得出pH=1.76此反映有H+参加，但非氧化－还原反应，在图上为垂直线段。Fe-H2O系电位—pH图（平衡固相是Fe，Fe3O4，Fe2O3）
=1.083－0.178 pHFe-H2
（4）=1.083－0.178 pHFe-H2O系电位—pH图（平衡固相是Fe，Fe3O4，Fe2O3）
因手册中无数据，须先求之
（5）因手册中无数据，须先求之。将上述反应式与加和，得电池反应=－189.7 kJ·mol-1
Fe2O3）：下表内容提取自源文件，原文字与数字粘连，表格结构需对照原图人工还原。
（6）Fe3O4（s）+ 8H++ 8e 3Fe（s）+ 4H2O（l）Fe-H2O系电位—pH图（平衡固相是Fe，Fe3O4，Fe2O3）
Fe2O3）：下表内容提取自源文件，原文字与数字粘连，表格结构需对照原图人工还原。
（7）3Fe2O3（s）+ 2H++ 2e 2Fe3O4（s）+ H2O（l）同上Fe-H2O系电位—pH图（平衡固相是Fe，Fe3O4，Fe2O3）
～（7）各反应中有H+和电子参加
（4）～（7）各反应中有H+和电子参加，在图中为斜线段。Fe-H2O系电位—pH图（平衡固相是Fe，Fe3O4，Fe2O3）根据以上平衡条件，以电位E为纵坐标，以pH为横坐标作图，得到Fe－H2O体系的E－pH图。图中线条上带圆圈的标号对应着上述反应及平衡条件方程的序号。此图是以Fe，Fe2O3和Fe3O4为平衡固相的，如果以Fe，Fe（OH）2和Fe（OH）3为平衡固相，利用相关反应（与上述反应有别）的平衡方程式可以作得如下右图。
Fe-H2O系电位－pH平衡图用于腐蚀的说明图
E—pH图中各相区表示该相稳定
E—pH图中各相区表示该相稳定的电位、pH值条件，相邻相区间的交界线则表示一定离子活度下两相平衡的电位、pH值条件。图中a, b线分别表示下式的平衡条件。Fe-H2O系电位—pH图（平衡固相是Fe，Fe3O4，Fe2O3）a. 2H+ + 2e H2↑b. O2+ 4H++ 4e 2H2Oa线与b线之间的区域是水稳定存在的电位、pH值条件。在a线以下电位、pH值条件下有氢析出，在b线以上的电位、pH值条件下有氧发生。
图的上部即高电位区为强氧化条件，图的下部即低电位区为强还原条件。高电位区、强氧化条件低电位区、强还原条件
则曲线将发生相应变化
以上E—pH图制作过程中规定了具体的温度和浓度，若条件改变，则曲线将发生相应变化。对此，可以根据能斯特公式及反应方程式来分析。即当氧化态浓度增加时，E也增加，线段上移；若还原态浓度增加，则E减小，线段下移。
如果反应中只有H+参与，而无电子得失，且Mn+与H+在方程式的两侧，如如下反应式，则增加，也随之增加，即pH值减小，故垂线左移；反之亦然。
以Fe-H2O体系为例来说明
然后经由Fe（OH）2
腐蚀状态图
腐蚀速度
腐蚀状态图
Fe-H2O系腐蚀状态图E—pH腐蚀状态图对于腐蚀研究和防腐蚀工作非常有用。首先可以根据E-pH条件预测该金属是否可能发生腐蚀或因钝化而抑制腐蚀发展。其次也可由它指示防腐蚀途径。如图中F点处于腐蚀区，若将电位降低至不腐蚀区，即可以从根本上防止腐蚀，此即阴极保护法；
若将电位升高至钝化区，则可能实现腐蚀的抑制，为此可以采用阳极极化（保护）或添加阳极缓蚀剂（钝化剂）来实现；也可以使溶液的pH升高，从而使之进入钝化区，例如向工业用水中加入碱，使pH达到10～13以减轻钢铁的腐蚀。
以上讨论状态
以上讨论是由热力学计算得出的E－pH图和由此导出的腐蚀状态图。实验证明，这些计算得出的腐蚀状态图往往与实测结果有一定差异，如图a与图b。实际应用时最好利用实测的腐蚀状态图。E－pH图的应用，目前发展到根据实测腐蚀状态图来说明局部腐蚀（主要是孔蚀和应力腐蚀破裂）。
图c例示了含Cl-溶液中产生孔蚀的E－pH条件。Fe-H2O系E-pH腐蚀状态图（25℃）a—计算结果；b—实测结果；c—含1mol·L－1Cl－
金属腐蚀
腐蚀产物类型
③提供防腐的思想或思路
金属腐蚀速度
④E—pH图中各溶液浓度
腐蚀速度
这类图基于热力学数据，因此不能说明腐蚀过程的机理及腐蚀速度；由于它未考虑固/液界面性质，故无法说明界面反应，与其产物的性质以及对腐蚀过程的影响；实际情况下，金属材料和环境介质的复杂性在这类E－pH图中反映不出来，故只能近似参考。
1．试述伊文思盐水滴实验的方法、步骤
1．试述伊文思盐水滴实验的方法、步骤、现象以及说明的问题。Cu2O + 2H++ 2e 2Cu + H2O已知：＝－237.2 kJ·mol－1=－146.4 kJ·mol－13．根据Fe—H2O体系的E-pH图说明Fe的腐蚀性及防护措施。思考题2．绘制E—pH图的基本步骤如何？以下式为例计算E—pH关系式。
4、钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的：下表内容提取自源文件，原文字与数字粘连，表格结构需对照原图人工还原。
4、钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是（）A、2H+＋2e-＝H2↑B、Fe2+＋2e-＝FeC、2H2O＋O2＋4e-＝4OH-D. Fe3+＋e-＝Fe2+5、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：①若液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：_________________，正极：___________________②若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极___________________，正极：___________________。
6、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快
6、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是（）7、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)
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