2025年大學《應用化學》專業(yè)題庫——金屬材料的腐蝕行為研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有兩個或兩個以上正確選項，請將正確選項的字母填入括號內）1.下列哪些因素會加速金屬的電化學腐蝕？（）A.提高環(huán)境介質的溫度B.金屬表面形成致密、穩(wěn)定的鈍化膜C.存在金屬與電解質之間的電位差D.增加環(huán)境介質的離子濃度2.根據(jù)電化學腐蝕理論，發(fā)生電化學腐蝕的金屬必須具備的條件是？（）A.金屬是導體B.金屬與電解質接觸C.金屬內部存在雜質或組織不均勻D.金屬表面存在微小的陰極和陽極區(qū)域3.下列關于腐蝕電池的描述，正確的是？（）A.宏觀腐蝕電池的陰極區(qū)和陽極區(qū)在金屬本體上距離很遠B.微電池腐蝕通常發(fā)生在金屬表面存在差異的地方，如異種金屬接觸、金屬表面成分或組織不均勻處C.腐蝕電池的存在總是有利于腐蝕的加速D.腐蝕電池的形成需要外部施加一定的電勢差4.金屬發(fā)生鈍化現(xiàn)象后，其腐蝕行為通常會？（）A.急劇加快B.基本停止C.在一定電位范圍內急劇加快，在另一電位范圍內又急劇減慢D.變?yōu)榫鶆蚋g5.下列哪些屬于金屬應力腐蝕開裂（SCC）的特點？（）A.只發(fā)生在有應力作用的金屬上B.裂紋通常沿晶界擴展C.裂紋的擴展對金屬表面沒有明顯的外觀變化D.裂紋的萌生和擴展都需要腐蝕介質的參與6.下列關于電偶腐蝕的描述，正確的是？（）A.發(fā)生電偶腐蝕時，電位較低的金屬作為陽極而被加速腐蝕B.任何兩種不同的金屬接觸并浸入電解質中都會發(fā)生電偶腐蝕C.電偶腐蝕的腐蝕速率取決于兩種金屬的電位差大小D.電偶腐蝕在海洋環(huán)境中尤為嚴重7.縫隙腐蝕通常發(fā)生在？（）A.金屬表面存在縫隙、接頭、墊片等地方B.腐蝕介質能夠進入縫隙內部并形成閉塞環(huán)境C.縫隙內外腐蝕介質濃度存在顯著差異D.金屬表面鈍化膜完整且致密8.下列哪種物質可以作為金屬的陰極型緩蝕劑？（）A.能在金屬表面形成致密保護膜的抑制劑B.能顯著降低陽極極化曲線的抑制劑C.能顯著降低陰極極化曲線的抑制劑D.能與腐蝕產(chǎn)物反應，從而阻止腐蝕的抑制劑9.下列哪種防護方法屬于改變金屬自身性能的防護措施？（）A.涂裝防護B.陰極保護C.使用合金鋼D.加熱金屬表面以提高其耐蝕性10.交流阻抗法是一種常用的電化學腐蝕監(jiān)測方法，其主要優(yōu)點是？（）A.可以在接近開路電位條件下進行測量，干擾小B.可以同時獲得腐蝕體系的多種信息C.測量儀器和操作相對簡單D.對金屬表面的腐蝕產(chǎn)物層敏感二、填空題（每空2分，共20分）1.金屬發(fā)生化學腐蝕時，反應直接在金屬表面與氧化劑發(fā)生，通常沒有__________的參與。2.描述電極反應進行難易程度的物理量是__________。3.當兩種電位不同的金屬接觸并浸入電解質中時，電位較低的金屬作為__________而被加速腐蝕，電位較高的金屬作為__________而被保護。4.鈍化是指金屬在特定條件下，其表面生成一層__________、致密的保護膜，使其耐蝕性__________的現(xiàn)象。5.影響金屬腐蝕速率的因素主要包括金屬本身因素、環(huán)境介質因素和__________因素。6.在電化學腐蝕過程中，陽極發(fā)生__________反應，陰極發(fā)生__________反應。7.縫隙腐蝕是一種發(fā)生在金屬__________或__________等部位，并伴隨閉塞環(huán)境形成的局部腐蝕現(xiàn)象。8.陰極保護法主要包括__________保護和__________保護兩種方式。9.測定腐蝕電流密度是評價緩蝕劑效果的重要指標，通常使用__________曲線來進行分析。10.金屬腐蝕監(jiān)測的方法包括電化學方法、__________方法和無損檢測方法等。三、判斷題（每小題1分，共10分。請將“正確”或“錯誤”填入括號內）1.任何金屬在潮濕的空氣中都會發(fā)生腐蝕。（）2.電化學腐蝕比化學腐蝕的速率通常要慢得多。（）3.金屬發(fā)生均勻腐蝕時，其表面腐蝕形貌基本保持均勻。（）4.微電池腐蝕的腐蝕速率通常比宏觀電池腐蝕的腐蝕速率要快。（）5.鈍化膜越厚，金屬的耐蝕性就越好。（）6.應力腐蝕開裂只發(fā)生在具有拉伸應力的金屬材料中。（）7.任何物質只要能降低腐蝕速率，都可以稱為緩蝕劑。（）8.涂層防護的原理是在金屬表面形成一層物理屏障，隔絕金屬與腐蝕介質的接觸。（）9.陽極保護就是通過外加電流使金屬成為陽極來防止腐蝕。（）10.腐蝕電位越負的金屬，其腐蝕傾向越大。（）四、簡答題（每小題5分，共15分）1.簡述電化學腐蝕的基本過程。2.簡述影響金屬腐蝕速率的主要環(huán)境因素及其作用。3.簡述陰極保護法的基本原理，并說明其適用范圍的主要限制因素。五、論述題（每小題10分，共20分）1.論述金屬材料發(fā)生局部腐蝕（如點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕開裂）的主要特征及其對材料結構安全性的影響。2.結合實際應用，論述選擇和應用金屬腐蝕防護方法時應考慮的主要因素。試卷答案一、選擇題1.A,C,D解析：提高溫度通常增大腐蝕速率；金屬與電解質接觸是電化學腐蝕的前提；增加離子濃度通常增大電導率，加速腐蝕；形成鈍化膜能阻止腐蝕。B選項描述的是鈍化條件，而非加速腐蝕條件。2.A,B,D解析：電化學腐蝕需要金屬導電性（A）、金屬與電解質接觸形成腐蝕電池（B）、以及金屬表面存在微觀區(qū)域差異形成陽極和陰極（D）。C選項雖然可能促進腐蝕，但不是必需條件。3.A,B解析：宏觀腐蝕電池涉及較大區(qū)域（A錯誤）；微電池腐蝕發(fā)生在金屬表面微小差異處（B正確）。C選項描述的是微電池腐蝕的誘因，而非電池本身；D選項描述的是外部電源的作用，非腐蝕電池自發(fā)形成條件。4.C解析：鈍化使金屬在特定電位范圍內（鈍化區(qū)）腐蝕速率急劇降低（C正確），但在其他電位范圍可能腐蝕加劇。A,B,D描述均不全面或不正確。5.A,C,D解析：SCC發(fā)生在有應力（A）和腐蝕介質（D）共同作用下的金屬中（A,D正確）；裂紋常沿晶界擴展（C正確）。B選項“通常沿晶界”不完全準確，也可能穿晶擴展。6.A,C,D解析：電偶腐蝕中電位較低的金屬（陽極）被加速腐蝕（A正確），電位差越大腐蝕越快（C正確）。B選項“任何”過于絕對，接觸方式、環(huán)境等因素也重要。D選項符合電偶腐蝕在接觸面積大的金屬（如鋼鐵）與貴金屬（如銅）接觸時尤為嚴重的特點。7.A,B,C解析：縫隙腐蝕發(fā)生在金屬表面縫隙、接頭等部位（A正確），需要介質進入形成閉塞環(huán)境（B正確），縫隙內外介質濃度差異導致腐蝕（C正確）。8.C解析：緩蝕劑分為陽極型、陰極型和混合型。陰極型緩蝕劑降低陰極極化（C正確）。A是陽極型，B是混合型或陽極型，D是吸附型或沉淀型緩蝕劑。9.C解析：改變金屬自身性能指通過合金化、熱處理等改變金屬內部組織或成分。A是表面防護，B是電化學防護，D是表面處理。10.A,B解析：交流阻抗法可在接近開路電位下測量（A正確），能提供腐蝕體系阻抗譜信息（B正確）。C選項不正確，其測量復雜度較高。D選項是電化學方法的特點，非交流阻抗法特有。二、填空題1.電極反應解析：化學腐蝕是金屬直接與氧化劑反應，電子直接轉移，無需離子參與導電。2.電極電勢解析：電極電勢是衡量金屬失去或得到電子趨勢的度量，決定了其在電化學體系中的反應傾向。3.陽極，陰極解析：電偶作用導致電位低的金屬（陽極）失電子被腐蝕，電位高的金屬（陰極）得電子被保護。4.保護膜，提高解析：鈍化膜能有效阻止腐蝕介質接觸金屬基體，從而提高耐蝕性。5.應力解析：應力是導致應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞等特殊腐蝕形式的關鍵因素之一。6.氧化，還原解析：在電化學腐蝕中，陽極發(fā)生失電子的氧化反應，陰極發(fā)生得電子的還原反應（通常是氧氣還原或氫離子還原）。7.不連續(xù)表面，連接處解析：縫隙腐蝕易發(fā)生在金屬表面存在縫隙、孔洞、焊縫、螺栓連接等不連續(xù)或連接處。8.外加電流，犧牲陽極解析：陰極保護兩大基本方法是外加電流使被保護金屬作陰極（陽極保護），或使用更活潑的金屬作為犧牲陽極（犧牲陽極保護）。9.極化解析：通過測量不同電位下的腐蝕電流密度，繪制極化曲線，可以分析緩蝕劑對陽極和陰極極化的影響。10.物理化學解析：腐蝕監(jiān)測方法包括電化學方法、物理化學方法（如光譜分析、無損檢測）和宏觀方法（如稱重、外觀檢查）。三、判斷題1.錯誤解析：并非所有金屬在任何潮濕空氣中都腐蝕，耐蝕金屬（如不銹鋼）在特定條件下也可能腐蝕。2.錯誤解析：電化學腐蝕速率通常遠快于化學腐蝕速率。3.正確解析：均勻腐蝕指腐蝕發(fā)生在金屬表面大部分區(qū)域，腐蝕形貌相對一致。4.正確解析：微電池腐蝕面積小，局部濃度差大，電勢差大，通常比宏觀電池腐蝕速率快。5.錯誤解析：鈍化膜的有效性取決于其結構、厚度、附著力等，并非越厚越好，過厚或疏松的膜反而不耐蝕。6.錯誤解析：SCC需要同時具備拉伸應力、特定敏感金屬材料和腐蝕介質三個條件。7.錯誤解析：緩蝕劑必須能顯著降低腐蝕速率，且通常是選擇性吸附或反應，并非任何能降低速率的物質。8.正確解析：涂層防護的主要機制是物理隔絕，阻止金屬接觸腐蝕介質。9.錯誤解析：陽極保護是使金屬成為陽極，利用其較高的電位來抑制腐蝕。陰極保護才是使金屬成為陰極。10.正確解析：腐蝕電位越負，說明金屬在電化學序列中位置越靠前，越容易失電子，腐蝕傾向越大。四、簡答題1.簡述電化學腐蝕的基本過程。解析：電化學腐蝕是金屬在電解質環(huán)境中，通過形成微觀腐蝕電池進行的自發(fā)的電化學過程。其基本過程包括：金屬表面與電解質接觸，形成無數(shù)微小的陰極和陽極區(qū)域；在電位差驅動下，陽極區(qū)的金屬失去電子形成金屬離子進入溶液（氧化反應）；電子通過金屬基體流向陰極區(qū)；在陰極區(qū)，溶液中的氧氣或氫離子等得到電子（還原反應），生成氫氧根離子或水等；陽極溶解和陰極還原反應的宏觀表現(xiàn)就是金屬的腐蝕。2.簡述影響金屬腐蝕速率的主要環(huán)境因素及其作用。解析：主要環(huán)境因素及其作用如下：*電解質成分：溶液中離子種類和濃度顯著影響電導率和反應速率。例如，氯離子能破壞鈍化膜，加速點蝕和應力腐蝕。酸性、堿性或氧化性介質決定腐蝕的類型和速率。*溫度：通常溫度升高，腐蝕速率加快，因為反應動力學加快，擴散速率增加，但某些鈍化過程可能例外。*pH值：影響溶液中氫離子或氫氧根離子的濃度，進而影響陰極反應速率和某些金屬的溶解度。*氧化還原電位：決定了金屬的腐蝕傾向和可能發(fā)生的腐蝕類型。*應力：拉伸應力會降低金屬的耐蝕性，誘發(fā)應力腐蝕開裂和腐蝕疲勞。*流動速度：流動會帶走腐蝕產(chǎn)物，補充新鮮腐蝕介質，強化陰極極化，從而加速腐蝕（沖刷腐蝕）；同時也能促進氧的傳遞，影響某些陰極反應。*氣體：如氧氣的存在對鋼鐵的吸氧腐蝕至關重要；硫化氫等氣體能形成腐蝕性酸或破壞鈍化膜。3.簡述陰極保護法的基本原理，并說明其適用范圍的主要限制因素。解析：陰極保護法的基本原理是：將待保護的金屬結構通過外部電源或連接更活潑的金屬（犧牲陽極），使其成為電化學腐蝕體系中的陰極，從而使其電位升高到足以抑制腐蝕的程度。在外加電流陰極保護（ICCP）中，外部電源強制電流進入金屬結構，使其成為陰極。在犧牲陽極陰極保護（SACP）中，更活潑的金屬（如鎂、鋅、鋁）作為陽極，其電位更負，優(yōu)先失電子被腐蝕，從而保護了連接的金屬結構成為陰極。限制因素主要包括：*適用性：主要適用于電位較正的金屬（如鋼鐵、鋁、鋅等），對于電位很負的金屬（如不銹鋼在含氯環(huán)境中）效果不佳甚至可能有害。*絕緣：ICCP需要被保護結構表面良好絕緣，否則電流會分流，保護效果下降。SACP需要確保陽極與被保護金屬良好電接觸。*雜散電流干擾：ICCP系統(tǒng)如果設計不當，可能會對附近的其他金屬結構或地下管線產(chǎn)生有害的雜散電流干擾。*犧牲陽極的消耗：SACP中犧牲陽極會逐漸消耗殆盡，需要定期檢查和更換。*環(huán)境條件：在強酸性或強堿性環(huán)境中，陰極保護的效果可能會受到影響。五、論述題1.論述金屬材料發(fā)生局部腐蝕（如點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕開裂）的主要特征及其對材料結構安全性的影響。解析：局部腐蝕是指腐蝕集中在金屬表面的特定區(qū)域，而其他區(qū)域腐蝕輕微或不受影響的現(xiàn)象。其主要特征及影響如下：*點蝕：特征是在金屬表面出現(xiàn)小孔（蝕點），蝕點內部腐蝕速率可能很快，但蝕點之間腐蝕緩慢。影響：蝕點可逐漸加深，穿透板厚，導致材料強度和承載能力顯著下降，甚至引發(fā)結構破壞，具有隱蔽性強的特點。*縫隙腐蝕：特征發(fā)生在金屬表面的縫隙、接頭、墊片、螺栓孔等部位，縫隙內部形成閉塞腐蝕環(huán)境，介質濃度差和電位差導致縫隙內腐蝕速率遠高于縫隙外。影響：可導致連接件松動、結構開裂或連接失效，破壞結構的整體性。*應力腐蝕開裂（SCC）：特征是在有拉伸應力（包括殘余應力、工作應力）和特定腐蝕介質共同作用下，金屬發(fā)生脆性斷裂。影響：SCC通常發(fā)生突然，斷裂韌性低，即使應力水平不高，也可能導致災難性破壞，嚴重影響結構的安全性和使用壽命。*普遍性影響：局部腐蝕雖然只發(fā)生在小范圍，但其破壞效果往往比均勻腐蝕更為嚴重，因為它能造成材料性能的局部劣化和結構的局部失效，更容易引發(fā)整體結構的破壞。2.結合實際應用，論述選擇和應用金屬腐蝕防護方法時應考慮的主要因素。解析：選擇和應用金屬腐蝕防護方法時，需要綜合考慮多種因素，以確保防護效果和經(jīng)濟性。主要因素包括：*金屬材料和環(huán)境：金屬的種類、成分、組織結構及其所處的腐蝕環(huán)境（溫度、介質成分、pH