1、第第1 1章章化学反应和能量的转化化学反应和能量的转化单元复习单元复习第第2 2课时课时 原电池原理和金属的腐蚀与防护原电池原理和金属的腐蚀与防护三、原电池的工作原理及应用三、原电池的工作原理及应用活泼性不同的金属作两极（或非金属导体、电子导体）活泼性不同的金属作两极（或非金属导体、电子导体）电极浸在电解质溶液（离子导体）电极浸在电解质溶液（离子导体） 导线连接构成闭合回路导线连接构成闭合回路发生的反应为自发的氧化还原反应发生的反应为自发的氧化还原反应原电池是利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置。原电池是利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置。原电池反应的本质是发原电池反应的本质是发生生
2、自发的氧化还原反应。自发的氧化还原反应。1、原电池及原电池反应的本质、原电池及原电池反应的本质2、原电池的构成条件：、原电池的构成条件：知识回顾知识回顾4 4、原电池的工作原理原电池的工作原理( (以铜锌原电池为例以铜锌原电池为例) )负极负极:电子流出的电极电子流出的电极,通常是活泼性较强的金属，发生氧化反通常是活泼性较强的金属，发生氧化反应。应。正极正极:电子流入的电极电子流入的电极,通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，发生还原反应。发生还原反应。3、原电池正、负极及电极反应、原电池正、负极及电极反应5 5原电池正负极的判断原电池正负极的判断盐桥：在盐桥
3、：在U形管中装满用饱和形管中装满用饱和KCl溶液溶液和琼胶作成的冻胶。盐桥的作用导电和琼胶作成的冻胶。盐桥的作用导电作用，形成闭合回路提供阴阳离子，作用，形成闭合回路提供阴阳离子，使电解质溶液保持电中性。使电解质溶液保持电中性。6、双液电池：锌铜双液原电池（带盐桥）、双液电池：锌铜双液原电池（带盐桥）7 7、常见化学电源、常见化学电源负极反应：负极反应：正极反应：正极反应：Zn+2OH-2e-= ZnO+H2O 2MnO2+ 2H2O + 2e- = 2MnO(OH) + 2OH-反应总的方程式：反应总的方程式：Zn + 2MnO2+ H2O = ZnO + 2MnO(OH)碱性锌锰干电池碱性
4、锌锰干电池铅蓄电池铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，负极材料是海绵状的金属铅，电解质溶液为电解质溶液为30%的的H2SO4溶液。溶液。电极反应式：电极反应式：电池总反应方程式：电池总反应方程式：优点是：性能优良、价格便宜、可以多次充放电；缺点是：单优点是：性能优良、价格便宜、可以多次充放电；缺点是：单位质量电极材料释放电能少。位质量电极材料释放电能少。阳极：阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-阴极：阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-正接正、负接负正接正、负接负电池反应为：电池反应为：2H2+O2=2H2O
5、碱性碱性介质介质负极：负极：2H2+4OH-4e-=4H2O 正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-酸性酸性介质介质负极：负极：2H2-4e-=4H+ 正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O氢氧燃料电池氢氧燃料电池优点优点能量利用效率高、可连续使用和污染轻等能量利用效率高、可连续使用和污染轻等中性介质中性介质负极：负极：2H2-4e-=4H+ 正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-金属氧化物金属氧化物介质介质氢氧燃料电池氢氧燃料电池负极：负极：2H2-4e-+2O2=2H2O 正极：正极：O2 +4e-=2O2熔融碳酸盐熔融碳酸盐介质介质氢氧燃料电池氢氧燃料电池负极：负极：2H2
6、-4e-+2CO32=2H2O+2CO2正极：正极：O2 +4e +2CO2 =2CO3 2例例14、如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述正确的是如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述正确的是()A电极电极上发生还原反应，该电极作原电池的正极上发生还原反应，该电极作原电池的正极B电极电极的电极反应式为的电极反应式为Cu22e=CuC该原电池的总反应为该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22Fe2D盐桥中装有含琼脂的氯化钾饱和溶液，盐桥中装有含琼脂的氯化钾饱和溶液，其作用是传递电子其作用是传递电子AC题型分析及典型例题题型分析及典型例题1 1、原电池装置的判断和原电池原理、原电池装置的判断和原
7、电池原理(1)一般电极反应式的书写。一般电极反应式的书写。分析化合价，确定电极反应物与产物，按照负极发生氧化反分析化合价，确定电极反应物与产物，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的原理，写出正、负电极的反应物与产应，正极发生还原反应的原理，写出正、负电极的反应物与产物物(考虑溶液性质考虑溶液性质)。在反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。在反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。根据质量守恒配平电极反应式。根据质量守恒配平电极反应式。(2)复杂电极反应式的书写复杂电极反应式的书写(燃料电池燃料电池)。复杂电极反应式总反应式较简单一极电极的反应式复杂电极反应式总反应式较简单一极电极
8、的反应式2 2、原电池的两极及电极反应式的书写、原电池的两极及电极反应式的书写例例15、铅蓄电池的工作原理为：铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。研。研读下图读下图,下列判断不正确的是下列判断不正确的是( ) AK闭合时，闭合时，d电极反应式：电极反应式：PbSO42H2O-2e=PbO24HSO42- B当电路中转移当电路中转移0.2 mol电子时，电子时，中消耗的中消耗的H2SO4为为0.2 mol CK闭合时，闭合时，中中SO42-向向c电极迁移电极迁移 DK闭合一段时间后，闭合一段时间后，可单独作为原电池，可单独作为原电池，d电极为正极电极为正极C 3
9、 3、原电池的装置和设计、原电池的装置和设计选电极（还原剂为负极如铜，不活泼的导体做正极）选电极（还原剂为负极如铜，不活泼的导体做正极）选电解质溶液（含有氧化剂离子的离子导体）选电解质溶液（含有氧化剂离子的离子导体）画图画图例例16、如图所示，烧杯内盛有浓硝酸，在烧杯中放入用铜线相连如图所示，烧杯内盛有浓硝酸，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，甲、乙两同学在确定电池的正、负极时发生的铁、铅两个电极，甲、乙两同学在确定电池的正、负极时发生了争执，甲认为了争执，甲认为Fe比比Pb活泼，活泼，Fe应为负极；乙认为应为负极；乙认为Fe在浓硝酸中在浓硝酸中钝化，钝化，Pb应为负极。应为负极。(1)
10、丙同学认为将浓硝酸换成另一种溶液，根据检流计指针偏转的丙同学认为将浓硝酸换成另一种溶液，根据检流计指针偏转的情况可判断甲与乙谁的观点对。则换成的另一种溶液可以是情况可判断甲与乙谁的观点对。则换成的另一种溶液可以是_，若指针偏转方向与浓硝酸作电解液时的偏转方向，若指针偏转方向与浓硝酸作电解液时的偏转方向_(填填“相同相同”或或“不相同不相同”)，则证明甲同学的观点对。，则证明甲同学的观点对。(2)若若在在Fe、Pb足量的情况下，观察到后来检流计指针反方向偏转，该足量的情况下，观察到后来检流计指针反方向偏转，该现象支持现象支持_(填填“甲甲”或或“乙乙”)同学的观点，检流计指针反方向偏同学的观点，
11、检流计指针反方向偏转的原因是转的原因是_。 开始时，开始时，Pb作负极失电子，电子经导线流向作负极失电子，电子经导线流向Fe极；随着反应的进行，浓硝酸变成稀硝酸，极；随着反应的进行，浓硝酸变成稀硝酸，Fe作负极失电子，作负极失电子，电子经导线流向电子经导线流向Pb极极稀硫酸或稀盐酸稀硫酸或稀盐酸相同相同乙乙例例17、镁及其化合物一般无毒镁及其化合物一般无毒(或低毒或低毒)、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，因此镁电池越来越成为人们研制绿色电池的焦点。其中一种镁电池的反应：因此镁电池越来越成为人们研制绿色电池的焦点。其中一种镁电池的反应： 在镁电池放电，下列说
12、法错误的是（在镁电池放电，下列说法错误的是（ ） A.Mg2向正极迁移向正极迁移B.正极反应：正极反应：Mo3S42xe=Mo3S42x-C.Mo3S4发生氧化反应发生氧化反应D.负极反应：负极反应：xMg2xe=xMg2C4 4、各种新型化学电源、各种新型化学电源例例18、我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的误的是是( ) A.a为电池的正极为电池的正极 B.电池充电反应为电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLi C.放电时，放电时，a极锂的化合价发生变化极锂的化合价发生变化 D.放电时，溶液中
13、放电时，溶液中Li从从b向向a迁移迁移C例例19、我国科学家研发了一种室温下我国科学家研发了一种室温下“可呼吸可呼吸”的的Na-CO2二次电二次电池。将池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO24Na 2Na2CO3C。下列说法错误的是。下列说法错误的是 ()A放电时，放电时，ClO4向负极移动向负极移动B充电时释放充电时释放CO2，放，放电时吸收电时吸收CO2C放电时，正极反应为：放电时，正极反应为：3CO24e=2CO32CD充电时，正极反应为：充电时
14、，正极反应为：Nae=NaD例例20、铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为构如图所示，工作原理为Fe3Cr2 Fe2Cr3。下。下列说法一定正确的是列说法一定正确的是()A电池充电时，电池充电时，b极的电极反应式为极的电极反应式为Cr3e=Cr2B电池放电时，电池放电时，b极的电极反应式为极的电极反应式为Fe2e=Fe3C电池放电时，电池放电时，Cl从从b极穿过选择性透过膜移向极穿过选择性透过膜移向a极极D电池放电时，电路中每通过电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，电子，Fe3浓度降浓度降低低0.1
15、molL1A例例21、据报道，以硼氢化合物据报道，以硼氢化合物NaBH4(硼元素的化合价为硼元素的化合价为3)和和H2O2作原料的燃料电池可用作通信卫星电源，负极材料采用作原料的燃料电池可用作通信卫星电源，负极材料采用Pt/C，正极材料采用，正极材料采用MnO2，其工作原理如图所示。下列说法正，其工作原理如图所示。下列说法正确的是确的是()A电池放电时电池放电时Na从从a极区移向极区移向b极区极区B电极电极b采用采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用既作电极材料又有催化作用C每消耗每消耗1 mol H2O2，转移，转移的电子为的电子为1 molD该电池的正极反应为该电池的正极反应为BH
16、48OH8e=BO26H2OAB例例22、一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下晶体，在熔融状态下能传导能传导O2.下列对该燃料电池说法正确的是下列对该燃料电池说法正确的是( ) A在熔融电解质中，在熔融电解质中，O2由负极移向正极由负极移向正极 B电池的总反应是：电池的总反应是：2C4H1013O2 = 8CO210H2O C通入空气的一极是正极，电极反应为：通入空气的一极是正极，电极反应为：2O2= O2+4e D通入丁烷的一极是正
17、极，电极反应为：通入丁烷的一极是正极，电极反应为：B 例例23、乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 左右时供电，电池总左右时供电，电池总反应式为反应式为C2H5OH3O2 =2CO23H2O，电池示意图如图所示，下列说法中，电池示意图如图所示，下列说法中正确的是正确的是() A电池工作时，质子向电池的负极迁移电池工作时，质子向电池的负极迁移 B电池工作时，电流由电池工作时，电流由b极沿导线流向极沿导线流向a极极 Ca极上发生的电极反应是极上发生的电极反应是 C2H5OH3H2O12e=2CO212H Db极上发生的电极反应是极上发生的电极反应是 2H
18、2OO24e=4OHB四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护1 1、金属腐蚀：、金属腐蚀：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。金属腐蚀。金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：M - neM - ne- - = M= Mn+n+2 2、金属腐蚀的类型：、金属腐蚀的类型：电化腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀化学腐蚀化学腐蚀金属腐蚀金属腐蚀( (铝片在空气中形成钝化膜铝片在空气中形成钝化膜) )吸氧腐蚀吸氧腐蚀负极：负极：Fe-2e=FeFe-2e=Fe2+2+正极：正极：H H+ + 2e+ 2e = H=
19、H2 2Fe + 2 HFe + 2 H+ + = Fe = Fe2+2+ H H2 2负极负极:Fe-2e=Fe:Fe-2e=Fe2+2+正极正极:O:O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -2Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 2=2 Fe(OH)=2 Fe(OH)2 2Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3 nH2O(1)覆盖保护层：覆盖保护层：3.金属的防护金属的防护油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀(2)改变金属的结构或组成改变金属的结构或组成通过向金属中加入少量的特殊金属或非金属使金属的内部晶体
20、结构发生改变通过向金属中加入少量的特殊金属或非金属使金属的内部晶体结构发生改变而具有抗腐蚀性。不锈钢、硅钢、合金材料等而具有抗腐蚀性。不锈钢、硅钢、合金材料等(3)牺牲阳极的阴极保护法（牺牲阳极的保护法）牺牲阳极的阴极保护法（牺牲阳极的保护法）(4)外加电流的阴极电保护法外加电流的阴极电保护法(5)阳极钝化保护法阳极钝化保护法原理：原理：形成原电池反形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应而活泼金属反应充当阳极，充当阳极，受到腐蚀。受到腐蚀。原理：原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属
21、将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。海水及水中金属设备的腐蚀。将被保护的金属接到外加电源的正极上，并使电压维持在使该金属发生钝化将被保护的金属接到外加电源的正极上，并使电压维持在使该金属发生钝化作用的范围内。作用的范围内。例例24、生铁在生铁在pH2和和pH4的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中，的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中，用压强传感器记录该过程的压强变化，如图所示。下列说法中不用压强传感器记录该过程的压强变化，
22、如图所示。下列说法中不正确的是正确的是()A两容器中负极反应均为两容器中负极反应均为Fe2e=Fe2B曲曲线线a记录的是记录的是pH2的盐酸中压强的变化的盐酸中压强的变化C曲线曲线b记录的容器中记录的容器中正极反应是正极反应是O24e2H2O = 4OHD在弱酸性溶液中，生铁在弱酸性溶液中，生铁能发生吸氧腐蚀能发生吸氧腐蚀1、金属的防护、金属的防护防腐措施由好到坏的顺序防腐措施由好到坏的顺序(金属腐蚀由慢到快的顺序金属腐蚀由慢到快的顺序)是：是：外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的腐蚀外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐
23、蚀原电池的负极电解池的阳极（非钝化状态）原电池的负极电解池的阳极（非钝化状态）题型分析及典型例题题型分析及典型例题2.金属的各种腐蚀和防护方法防护金属的各种腐蚀和防护方法防护C例例25、我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是列说法错误的是() A通电时，锌环为阳极，发生氧化反通电时，锌环为阳极，发生氧化反应应 B通电时，阴极上的电极反应：通电时，阴极上的电极反应：2H2O2e=H22OH C断电时，锌环上的电
24、极反应：断电时，锌环上的电极反应：Zn22e=Zn D断断电时，仍能防止铁帽被腐蚀电时，仍能防止铁帽被腐蚀C例例26、关于铁生锈的机理有人提出如下关于铁生锈的机理有人提出如下4个步骤：个步骤：Fe2eFe2HeH 4HO22H2O4Fe2O2(42x)H2O2Fe2O3xH2O8H试根据以上过程回答下列问题：试根据以上过程回答下列问题：(1)根据以上机理，判断下列说法正确的是根据以上机理，判断下列说法正确的是_(填序号，下同填序号，下同)。 A以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀 B从锈蚀反应的最终结果从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂看，水既是氧化剂，又是还
25、原剂 C反应的实质是氧气被还原，反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化金属铁被氧化 D从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀C(2)某铁件需长期浸于水下，为了减缓腐蚀，采取的下列措施正某铁件需长期浸于水下，为了减缓腐蚀，采取的下列措施正确的有确的有_。A给铁件铆上一些锌板给铁件铆上一些锌板B给铁件通入直流给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接电，把铁件与电源正极连接C在制造铁件时，在铁中掺入一定在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金比例的铜制成合金D在铁件表面涂上一层较厚的沥青在铁件表面涂上一层较厚的沥青(3)质量质量为为1 000 g的某铁件已在水下生锈，若已知整个锈蚀过程中有的某铁件已在水下生锈，若已知整个锈蚀过程中有6 mol电子发生转移，则参加反应的电子发生转移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为在标准状况下的体积为_L，生锈后铁件的质量为，生锈后铁件的质量为_g(已知铁锈已知铁锈Fe2O3xH2O中中x的值为的值为1)。AD33.61 066
