1、 七、原电池七、原电池 金金属的腐蚀和防护属的腐蚀和防护 1 1、原电池：、原电池：借助于氧化还原反应借助于氧化还原反应,将化学能转化为电能的将化学能转化为电能的装置装置,叫原电池叫原电池(使氧化还原反应分别在设置使氧化还原反应分别在设置的两个电的两个电极极上进行上进行,闭合回路中产生电流闭合回路中产生电流)。2 2、原电池中正、负极的确定和电极反应、原电池中正、负极的确定和电极反应 组成电极的材料组成电极的材料 较活泼的金属较活泼的金属-负极负极-失电子被氧化失电子被氧化;较不活泼的金属或导体较不活泼的金属或导体-正极正极-溶液中的阳离子得电子被还原溶液中的阳离子得电子被还原 原电池电子的流
2、向原电池电子的流向:负极负极导线导线正极正极 溶液中的离子溶液中的离子(电流方向刚好相反电流方向刚好相反)3 3、构成原电池的条件、构成原电池的条件 活性不同的两种金属活性不同的两种金属,或一种金属或一种金属与与导体导体,自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应 电解质溶液电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路(导线连通或直接接触导线连通或直接接触)4 4、金属的腐蚀：、金属的腐蚀：金属原子失电子被氧化的过程。金属原子失电子被氧化的过程。（1 1）原因）原因 内因内因:外因：外因：许许多金属有较活泼的化学性质多金属有较活泼的化学性质 金属与空气金属与空气.水及具有腐蚀性的物质接触水及具有腐蚀性的物质
3、接触 (2)(2)腐蚀类型腐蚀类型 化学腐蚀：化学腐蚀：金属于接触到的物质金属于接触到的物质(一般为非电解一般为非电解质质)直接发生化学反应而引起的腐蚀直接发生化学反应而引起的腐蚀电化腐蚀电化腐蚀 析氢腐蚀：析氢腐蚀：吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：析氢腐蚀：析氢腐蚀：钢铁表面水膜及其溶解的二氧化碳形钢铁表面水膜及其溶解的二氧化碳形成酸性电解质成酸性电解质,它和钢铁中的铁、碳形它和钢铁中的铁、碳形成无数微电池成无数微电池 负极：负极：Fe-2eFe-2e-=Fe=Fe2 2+正极：正极：2 2H H+2e+2e-=H=H2 2吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：空气中的氧溶解在钢铁表面的水膜里空气中的氧溶解在钢铁表面的水
4、膜里发生原电池反应发生原电池反应 负极：负极：Fe-2eFe-2e-=Fe=Fe2 2+正极：正极：OO2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-例：（例：（0303春）春）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是的化学反应是 D、Fe3e-Fe3A、4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3B、2Fe2H2OO22Fe(OH)2C、2H2OO24e-OHD 5 5、金属防护：、金属防护：杜绝金属发生氧化反应的可能，可采用覆盖杜绝金属发生氧化反应的可能，可采用覆盖保护层，
5、改变金属内部结构，运用电化学方保护层，改变金属内部结构，运用电化学方法等。法等。6 6、原电池反应中溶液的、原电池反应中溶液的PHPH值变化值变化（1 1）析氢原电池：）析氢原电池：溶液中氢离子的浓度减小溶液中氢离子的浓度减小,PHPH值增大值增大 （2 2）吸氧原电池：）吸氧原电池：2H2OO24e-OHOH-增大，增大，PHPH值增大值增大书写电池总反应式和电极反应式的方法：书写电池总反应式和电极反应式的方法：首先使两个电极反应是得失电子数相等，再将两式相加，首先使两个电极反应是得失电子数相等，再将两式相加，消去相同的化学式即得电池总反应式。消去相同的化学式即得电池总反应式。（2）根据给出
6、的电池总反应式，写电极反应式。）根据给出的电池总反应式，写电极反应式。（1）根据给出的两个反应式，写电池总反应式。）根据给出的两个反应式，写电池总反应式。根据电池总反应根据电池总反应解题要点：以电极反应的本质分析：发生氧化反解题要点：以电极反应的本质分析：发生氧化反应的一极是负极，发生还原反应的一极是正极。应的一极是负极，发生还原反应的一极是正极。分析元素的价态变化确定分析元素的价态变化确定正负电极正负电极根据电解质溶液的酸碱性，用根据电解质溶液的酸碱性，用H+或或OH-或水或水或其它离子的形式配平，同时还要注意生成或其它离子的形式配平，同时还要注意生成物的存在形式。（或者根据生成物的存在形物
7、的存在形式。（或者根据生成物的存在形式确定电解质溶液的酸碱性。）式确定电解质溶液的酸碱性。）例：阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，例：阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电极反应为：其电极反应为：2 2H H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，电解质电解质溶液为溶液为KOHKOH溶液，反应保持在较高温度，使溶液，反应保持在较高温度，使水蒸发，下列叙述正确的是（水蒸发，下列叙述正确的是（）A A、此电池工作时能见到蓝色火焰此电池工作时能见到蓝色火焰 B B、H H2 2是正极，是正极，O O2 2是负极是负极 C C、电池工作时溶液电池工作时溶液PHPH值不断增大值不断增大 DD、
8、电极反应为：电极反应为：负极：负极：2 2HH2 2+4OH+4OH-4e-4e-=4H=4H2 2O O 正极：正极：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-D D（3 3）银锌电池：）银锌电池：Zn+AgZn+Ag2 2O+HO+H2 2O Zn(OH)O Zn(OH)2 2+2Ag+2Ag 负极负极 ，Zn-2eZn-2e-+2OH+2OH-=Zn(OH)=Zn(OH)2 2PHPH值值减小减小正极正极 ，AgAg2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e-=2Ag+2OH=2Ag+2OH-PHPH值值增大增大例：电子计算机所用纽扣式电池为银锌电池，其例：电子计算
9、机所用纽扣式电池为银锌电池，其电极分别为电极分别为AgAg2 2OO和和ZnZn，电解质溶液为电解质溶液为KOHKOH溶液，溶液，其电池总反应为其电池总反应为:Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O Zn(OH)O Zn(OH)2 2+2Ag+2Ag，下列叙述正确的是下列叙述正确的是()()A A、电流由锌经外电路流向氧化银电流由锌经外电路流向氧化银 B B、锌是阴极，氧化银是阳极锌是阴极，氧化银是阳极 C C、锌是负极，氧化银是正极锌是负极，氧化银是正极 D D、工作时，负极是区溶液工作时，负极是区溶液PHPH值减小，正极值减小，正极PHPH值增大值增大 E E、溶液中溶液中OHO
10、H向正极移动向正极移动,K K+、HH+向负极移动向负极移动 CDCD(4)(4)铅蓄电池：铅蓄电池：Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2 2 PbPb SO SO4 4+2H+2H2 2O O 负极的电极反应式：负极的电极反应式：Pb+SOPb+SO4 42-2-2e-2e-=PbSO=PbSO4 4PHPH值值不变不变正极的电极反应式正极的电极反应式 ：PbOPbO2 2+4H+4H+SO+SO4 42-2-+2e+2e-=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2OOPHPH值值增大增大 例：实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制例：实验室用铅蓄电池作电源电
11、解饱和食盐水制ClCl2 2，已知电池总反应为已知电池总反应为:Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2 2 PbPb SO SO4 4+2H+2H2 2OO，今若制得今若制得ClCl2 20.050mol 0.050mol，这时电池内消耗的这时电池内消耗的HH2 2SOSO4 4的物质的量至少是的物质的量至少是:():()A 0.025mol B 0.050mol A 0.025mol B 0.050mol C 0.10mol D 0.20mol C 0.10mol D 0.20mol C C(5)(5)铁镍蓄电池铁镍蓄电池 ：Fe+NiOFe+NiO2 2+2H+
12、2H2 20 Fe(OH)0 Fe(OH)2 2+NiOH)+NiOH)2 2 负极的电极反应式负极的电极反应式:Fe-2eFe-2e-+2OH+2OH-=Fe(OH)=Fe(OH)2 2 PHPH值值 减小减小 正极的电极反应式正极的电极反应式:NiONiO2 2+2H+2H2 2O+2eO+2e-=Ni(OH)=Ni(OH)2 2+2OH+2OH-PHPH值值增大增大(6)(6)镉镉-镍可充电电池：镍可充电电池：Cd+2NiO(OH)+2HCd+2NiO(OH)+2H2 2O Cd(OH)O Cd(OH)2 2+2Ni(OH)+2Ni(OH)2 2 负极的电极反应式负极的电极反应式:Cd-
13、2eCd-2e-+2OH+2OH-=CdOH)=CdOH)2 2 7.原电池原理的应用原电池原理的应用 (1)(1)通过原电池的正负极可以比较两种金属还原性的强弱通过原电池的正负极可以比较两种金属还原性的强弱 例：有例：有A A、B B两种金属两种金属 ，分别与盐酸反应，分别与盐酸反应，产产 正极的电极反应式正极的电极反应式:2NiO(OH)+2H2NiO(OH)+2H2 2O O+2e+2e-=2Ni(OH)2Ni(OH)2 2+2OH+2OH-生生HH2 2的速度相近，试设计一个实验证明的速度相近，试设计一个实验证明A A、B B两种金属的活动性。两种金属的活动性。将将A,BA,B两种金属
14、用导线连接两种金属用导线连接,插入稀盐酸中插入稀盐酸中,形形成原电池成原电池,若若A A极溶解或极溶解或B B极上有气泡极上有气泡,则则A A为为负极负极,A A比比B B活泼活泼.（2 2）比较反应速度）比较反应速度 例例1 1：试分析粗锌与稀硫酸反应比用纯锌反：试分析粗锌与稀硫酸反应比用纯锌反应速度快的原因？应速度快的原因？例例2 2：CuCu放入稀放入稀H H2 2SOSO4 4中不溶解，再加入中不溶解，再加入AgAg2 2SOSO4 4或或NaNONaNO3 3，均见溶液变蓝。其原因均见溶液变蓝。其原因是什么？是什么？解：解：Cu+2AgCu+2Ag+=Cu=Cu2+2+2Ag,Ag+
15、2Ag,Ag附在附在CuCu上形上形成成Cu-AgCu-Ag原电池，溶液变蓝；加入原电池，溶液变蓝；加入NaNONaNO3 3则则溶液中有溶液中有HNOHNO3 3;3Cu+8HNO3Cu+8HNO3 3=3Cu(NO=3Cu(NO3 3)2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O 故故CuCu片也溶解，溶液仍呈蓝色。片也溶解，溶液仍呈蓝色。(3)(3)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢 在电解质溶液中相互接触的两种金属在电解质溶液中相互接触的两种金属,负极金负极金属被腐蚀属被腐蚀,若两种金属活性差越大若两种金属活性差越大,那么负极那么负极腐蚀越快腐蚀越快;电解原理引起的腐蚀电解原理引起
16、的腐蚀原电池引起原电池引起的腐蚀的腐蚀化学腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀有防腐措施的腐蚀(4)(4)防护金属防护金属 例例1 1、(98(98上海上海)以下现象与电化腐蚀无关的是以下现象与电化腐蚀无关的是DA A、黄铜黄铜(铜锌合金铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿制作的铜锣不易产生铜绿 B B、生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C C、铁质器件附有铜质配件铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈在接触处易生铁锈 D、银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗 例例2 2、(2000(2000上海）上海）随着人们生活质量的不断随着人们生活质量的不断提高，废电池必
17、须进行集中处理的问题被提到议提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（事日程，其首要原因是（）A A A、利用电池外壳的金属材料利用电池外壳的金属材料B B B、防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染壤和水源的污染C C C、不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D D、回收其中石墨电极回收其中石墨电极 B B（5 5）设计新型电池）设计新型电池 例例1 1：将铂丝插入：将铂丝插入KOHKOH溶液作电极，然后向溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成两个电极上分别通入甲烷和氧气
18、，可以形成一个原电池，由于发生的反应类似于甲烷的一个原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称为燃料电池。根据两个电极反燃烧，所以称为燃料电池。根据两个电极反应的实质判断应的实质判断负极的电极反应式负极的电极反应式CHCH4 4+10OH+10OH-8e-8e-=CO=CO3 32-2-+7H+7H2 2OO正极的电极反应式正极的电极反应式2 2OO2 2+4H+4H2 2O+8eO+8e-=8OH=8OH-总反应总反应 CHCH4 4+2O+2O2 2+2KOH=K+2KOH=K2 2COCO3 3+3H+3H2 2O O电池工作时溶液电池工作时溶液PHPH值将变值将变小小例例2 2、银
19、器皿日久表面逐渐变黑，这是由于、银器皿日久表面逐渐变黑，这是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理加以除生成硫化银。有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为发生的反应为 ，正极发生的反正极发生的反应为应为 ；反应过程中产反应过程中产生臭鸡蛋味的气体，原电池总反应方程式生臭鸡蛋味的气体，原电池总反应方
20、程式为：为：。2 2Al-6eAl-6e-=2Al=2Al3+3+3 3AgAg2 2S+6eS+6e-=6Ag+3S=6Ag+3S2-2-2 2Al+3AgAl+3Ag2 2S+6HS+6H2 2O=2Al(OH)O=2Al(OH)3 3+6Ag+3H+6Ag+3H2 2SS例例3：利用：利用Zn+Hg2+=Zn2+Hg，设计一个锌设计一个锌汞电池，汞电池，画出装置图，并指明电极材料画出装置图，并指明电极材料和电解质溶液，写出电极反应和电解质溶液，写出电极反应方程式。方程式。正极（正极（C）：）：Hg2+2e-=Hg负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+练习：练习：1 1：熔融盐燃料
21、电池具有高的发电效率，因：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用而受到重视。可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融的熔融盐混和物作电解质，盐混和物作电解质，COCO为阳极燃气，空气与为阳极燃气，空气与COCO2 2的混和气为阴极助燃气，制得在的混和气为阴极助燃气，制得在6506500 0C C下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：阳极反应式：2 2CO+2COCO+2CO3 32-2-4CO4CO2 2+4e+4e-阴极反应式：阴极反应式：，总电总电池反应：池反应：.OO2 2+CO+CO2 2+
22、4e+4e-=2CO=2CO3 32-2-2 2CO+OCO+O2 2=2CO=2CO2 22 2、常用的干电池是锌板围成的圆筒作负极，、常用的干电池是锌板围成的圆筒作负极，石黑粉和石黑粉和MnOMnO2 2包围在碳棒的周围并压成圆包围在碳棒的周围并压成圆筒形作正极，内充糊状筒形作正极，内充糊状ZnClZnCl2 2、NHNH4 4ClCl，工工作时某一阳离子在正极放电产生两种气体。作时某一阳离子在正极放电产生两种气体。则干电池工作时电极反应式为：则干电池工作时电极反应式为：负极：负极：，正极：正极：.Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+2 2NHNH4 4+2e+2e-=2NH=2NH
23、3 3+H+H2 23 3、医学常识告诉我们：较多的铝被人体吸、医学常识告诉我们：较多的铝被人体吸收，容易引起老年性痴呆症等疾病。炒菜时，收，容易引起老年性痴呆症等疾病。炒菜时，铁锅配铝铲，好不好？请说明主要原因。铁锅配铝铲，好不好？请说明主要原因。不好不好,形成铝形成铝-电解质溶液电解质溶液-铁原电池铁原电池,负极溶解负极溶解,使较多的铝离子进入人体吸收使较多的铝离子进入人体吸收.指点：指点：任何一个氧化还原反应从理论上都任何一个氧化还原反应从理论上都可以设计成一个原电池。从原电池的形成可以设计成一个原电池。从原电池的形成条件，首先找出正、负极和电解质溶液。条件，首先找出正、负极和电解质溶液。而原电池的负极在通常条件下而原电池的负极在通常条件下，必须能与，必须能与电解质溶液自动发生氧化还原反应，这一电解质溶液自动发生氧化还原反应，这一点正是设计高效的原电池是否成功的关键。点正是设计高效的原电池是否成功的关键。
