原电池金属的腐蚀和防护
金属的电化学腐蚀与防护
第二章金属的电化学腐蚀通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极；进行还原反应的电极就叫做阴极。
由此表明，作为一个腐蚀电池，它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。
而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成：1、阳极过程：金属溶解，以离子的形式进入溶液，并把当量的电子留在金属上；2、阴极过程：从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受；3、电流的流动：金属部分：电子由阳极流向阴极；溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移。
4、腐蚀电池的类型可以把腐蚀电池分为两大类：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池一、宏观腐蚀电池1）、异金属接触电池2）、浓差电池3）、温差电池二、微观腐蚀电池在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。
微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的1、金属化学成分的不均匀性2、组织结构的不均匀性3、物理状态的不均匀性4、金属表面膜的不完整性当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度规定为25 C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于E0，故E0称为标准电位。
由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的极化作用。
当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。
当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化。
消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程根据控制步骤的不同，可将极化分为两类：电化学极化和浓度极化极化分类：电化学极化：电子转移步骤最慢为控制步骤所导致浓度极化：电子转移步骤快，而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤电阻极化：电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。
产生阳极极化的原因：1、阳极的电化学极化2、阳极的浓度极化3、阳极的电阻极化。
析氢腐蚀以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为氢离子去极化腐蚀吸氧腐蚀以氧作为去极化剂的腐蚀过程，称为氧去极化腐蚀氢去极化腐蚀的特征1、阴极反应的浓度极化小,一般可以忽略。
1原电池金属腐蚀和防护
原电池
一、原电池原理 二、金属的腐蚀和防护 三、化学电源
一、原电池原理
实验分析：
１.电流是如何产生的? 2.铜片上为什么有气泡? 锌片(-) : Zn－2e- ＝Zn2＋ 铜片(+) : 2H+ + 2e- = H2↑
定义: 把化学能转变为电能的装置。
问题探究:
１.形成原电池的条件: 2.原电池的电极名称、电极反应、电极判断 负极：电子流出的一极，发生氧化反应，较活泼的一极
电
(+)C: O2+2H2ห้องสมุดไป่ตู้+4e-
极 (+)C: 2H++2e-=H2↑ 反
=4OH总: 2Fe+2H2O+O2=2Fe(
应 总:
Fe+ 2H+= Fe2++H2↑
4OFHe()O2H)2+2H2O+O2=4Fe(O
H)3
Fe2O3·nH2O（铁锈）
联 系
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
金属腐蚀的危害:
三、判断金属腐蚀快慢的规律：
一、不纯金属或合金的腐蚀快慢： （1）与构成原电池的材料有关，两极材料活泼性差别越大，
金属的电化学腐蚀与防护
一二
思考感悟 电化学防护的实质是什么? 提示:电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电 解池的阴极,不参与电极反应,从而不被氧化。
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
中性或碱性
性较强
现象 无电流产生
有微弱电流产生
化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
反应
负极:Fe-2e- Fe2+
式(以 2Fe+3Cl2 铁腐蚀 2FeCl3
为例)
正极:2H2O+O2+4e4OH-
正极:2H++2eH2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍,危害更大
特别提醒只有在金属活动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顺序中位于氢前面的金属才可能发生 析氢腐蚀,位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
知识点1 知识点2 知识点3
点拨主要从以下几个方面来解决此类题目。 ①正确地判断出金属腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 ②如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,一般活泼的金属为负极
被腐蚀,不活泼的金属为正极被保护。
知识点1 知识点2 知识点3
金属腐蚀快慢的比较 【例题2】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的 顺序为( )
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
2.金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法。 将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属 作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。 (2)外加电流的阴极保护法。 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。
金属的腐蚀与防护+参考教案
第4节金属的腐蚀与防护◆教学目标【知识与技能】(1)认识金属腐蚀带来的危害，了解金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）；(2)理解钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式；(3)认识常见的防止金属腐蚀的方法，能解释两种电化学防护方法的原理。
【过程与方法】(1)通过对钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀对比实验的探究，学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价；(2)通过实验探究的过程，进一步提高对实验现象的观察能力和分析能力。
【情感态度与价值观】通过金属腐蚀对生产、生活的影响，切实感受金属及合金在国家建设及社会生活中的重要作用，形成爱护资源，科学利用资源的正确思想，感受化学对人类进步的意义。
◆教学重难点【教学重点】金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护原理。
【教学难点】金属发生析氢和吸氧腐蚀的原理。
◆教学方法从生活中常见的金属腐蚀说起，引起学生的共鸣，让学生感受金属腐蚀对生产、生活的影响，切实感受金属及合金在国家建设及社会生活中的重要作用。
通过实验引导学生探究金属腐蚀的原因以及金属腐蚀的分类，并由此联想到金属的防护。
学会书写电极反应式和总反应式认识常见的防止金属腐蚀的方法，并且可以解释两种电化学防护方法的原理。
◆教学过程一、导入新课(知识复习)【提问】上节课我们学习了原电池的有关知识，请大家思考一下两个问题1.原电池的构成条件?2.原电池哪一极金属易被腐蚀？【学生思考回答】活泼性不同的两极；电解质溶液；闭合回路；（自发的氧化还原反应）。
在原电池反应中负极易被氧化而腐蚀。
【设计意图】回顾旧知，铺垫新内容。
二、讲授新课教学环节一：情景导入【多媒体展示】(1)生活中常见金属腐蚀的图片；(2)金属腐蚀对人类生活和经济的影响。
【讲述】在生产和生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重。
金属生产设备的腐蚀经常导致工厂停产，金属腐蚀还会使桥梁、建筑物等损坏甚至坍塌，许多场所的金属腐蚀还会导致火灾、爆炸等安全事故的发生。
金属的腐蚀和防护(基础知识+经典题型)
金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀1、金属的腐蚀是金属与周围的气体或者液体物质发生而引起损耗的现象。
一般可分为腐蚀和腐蚀。
（1）化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体（如、、等）或非电解质液体（如）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
如：钢管被原油中的腐蚀，温度越高，化学腐蚀越。
（2）电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生反应，的金属失去电子而被。
如在潮湿的空气中生锈。
两种腐蚀往往发生，但腐蚀更普遍，速度更快，危害更严重。
电化学腐蚀(以钢铁为例)（1）析氢腐蚀(酸性较强的溶液)负极: 正极:总方程式：（2）吸氧腐蚀(中性或极弱的酸性或碱性溶液)负极: 正极:总方程式：Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用：2、影响金属腐蚀快慢的因素内因：（1）金属的活动性：金属越，越容易被腐蚀（2）纯度：不纯的金属比纯金属腐蚀，如纯铁比钢腐蚀。
电化学腐蚀：两电极活动性差别越大，氧化还原反应速率越，活泼金属被腐蚀得越快。
（3）氧化膜：如果金属被氧化形成致密的氧化膜，那么会保护内层金属，如、如果金属被氧化形成疏松的氧化膜，那么不会保护内层金属，如外因：介质：环境（腐蚀性气体，电解质溶液）金属腐蚀的快慢比较：电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极。
二、金属的防护(1)牺牲的保护法（被保护金属作为原电池的极）(2)外加电流的保护法（被保护金属作为电解池的极）(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法1．(2010·北京理综，6)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋2．下列叙述正确的是（）①锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率②镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀③电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极④冶炼铝时，把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解⑤钢铁表面常易锈蚀生成Fe 2O 3·nH 2OA ．①②③④⑤B ．①③④⑤C ．①③⑤D ．②④3．以下现象与电化腐蚀无关的是 （ ）A ．黄铜（铜锌）制作的铜锣不易产生铜绿B ．生铁比纯铁易生锈C ．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D ．银质奖牌久置后表面变暗4．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ）A ．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B ．当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用C ．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D ．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀5．关于金属腐蚀的如下各叙述中，正确的是（ ）A ．金属被腐蚀的本质是：M+n H 2O=M(OH)n +2n H 2↑ B ．马口铁（锡铁）镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C ．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D ．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀6．(2011·北京理综，8)结合下图判断，下列叙述正确的是( )A ．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护B ．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe －2e －===Fe 2＋C ．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －D ．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量NaOH 溶液，均有红褐色沉淀生成7．(2011·山东理综，15)以KCl 和ZnCl 2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )A ．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用8.(2011·泰州高二调研)有关如图装置的叙述不正确的是( )A．这是电解NaOH溶液的装置B．该装置中Pt为正极，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．该装置中Fe为负极，电极反应为：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2D．这是一个原电池装置9．(2011·浙江理综，10)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如右图所示。
电化学腐蚀原理与防护方法
一电化学腐蚀原理1．腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。
在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。
腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。
例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池。
铁作阳极（负极）发生金属的氧化反应：Fe→Fe2++2e-；（Fe→Fe2++2e）＝－0.447V.阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应：(a)在空气中氧分压=21kPa时：O2+4H＋＋4e-→2H2O；(O2+4H＋＋4e-→2H2O)＝1.229V,(b)没有氧气时，发生2H++2e-→H2；（2H++2e-→H2）＝0V，有氧气存在的电池电动势E1=1.229－(-0.447)＝1.676V;没有氧气存在时，电池的电动势E2＝0-(-0.447)=0.447V。
可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。
铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。
Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H＋发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H＋，使溶液的pH值增大。
在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。
这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀。
（2）电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。
例如工业用钢材其中含杂质(如碳等)，当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。
该微型电池中铁是阳极：Fe→Fe2++2e-碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H++2e-→H2）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。
第讲金属的腐蚀和防护
制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水 电池。在这种电池中( A )
①铝合金是阳极 ②铝合金是负极
③海水是电解液 ④铝合金电极发生还原反应
A．②③Biblioteka B．②④C．①②D．①④
7. 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常 有 气 泡 冒 出 ， 原 因 是2_A__l+_2_O__H_-_+_2_H_2_O_=__=_=_2_A_l_O_2_+_3_H__2_↑ (用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回 收，最好向槽液中加入下列试剂中的__b___。
淀的原因是__因__为__A_l_3+_和__H__C_O__3 _发__生__了__双__水__解__，___ _A__l3_+_+_3_H__C_O__3 =_=__=_A_l_(O__H_)_3_↓_+_C_O_2_↑___。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用 石墨作阳极的原因是___阳__极__C_u_可__以__发__生__氧__化_ __反__应__生__成__C_u_2_+___。
+A3lOH22↑；使 生A成lO沉2 淀，
最好是通入CO2，加HNO3的话，沉淀容易溶解。
②阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜还必须
有 H2O 参 加 ， 故 电 极 反 应 式 为 ： 2Al+3H2O-6e-
===Al2O3+6H+；加入NaHCO3溶液后产生气泡和白
色沉淀，是由于废电解液中含有Al3+，和
【解析】 液滴边缘O2多，在碳粒上发生正极 反应O2+2H2O+4e-===4OH-。液滴下的Fe发生负极 反应，Fe-2e-===Fe2+，为腐蚀区(a)。A错误，Cl-
金属的电化学腐蚀与防护
新型防腐技术的研发与推广
新型防腐技术：包括 涂层保护、电化学保
护、缓蚀剂保护等
推广应用：在石油、 化工、船舶、电力等
领域的应用情况
研发进展：新型防腐 材料、新型涂层技术、 新型电化学保护技术
等
未来展望：新型防腐 技术的发展趋势和前
景
金属电化学腐蚀与防护的理论研究进展
金属腐蚀电化学原理：介 绍了金属腐蚀的电化学机 制，包括阳极反应和阴极
金属电化学腐蚀与防护的研究 进展
新型防腐材料的研究与应用
新型防腐材料的 种类：包括金属 氧化物、陶瓷、 高分子材料等
新型防腐材料的 性能特点：具有 良好的耐腐蚀、 抗氧化、抗疲劳 等性能
新型防腐材料的 应用领域：广泛 应用于石油、化 工、海洋工程、 航空航天等领域 的设备防腐
新型防腐材料的 发展趋势：高效、 环保、节能、低 成本等方向
金属电化学腐蚀产生有害物 质，污染环境
金属腐蚀导致资源浪费和环 境污染
腐蚀过程中可能产生有毒气 体和液体，对人类健康造成
威胁
பைடு நூலகம்
金属电化学腐蚀的防护措施
金属材料的选用与处理
选用耐腐蚀材料： 选择具有较高耐 腐蚀性能的材料， 如不锈钢、钛合 金等。
表面涂层处理： 在金属表面涂覆 防腐涂层，如油 漆、防锈油等， 以隔离金属与腐 蚀介质。
性能下降：腐蚀导致金属 性能如强度、塑性、韧性 等下降，影响正常使用。
安全隐患：腐蚀严重时可 能引发安全事故，如设备
突然断裂、爆炸等。
经济损失：金属腐蚀造成 设备维修、更换等额外费
用，影响生产效益。
设备的损坏
金属电化学腐蚀会导 致设备外观损坏，影 响美观和使用性能。
腐蚀会导致设备强度 降低，容易发生安全
原电池金属腐蚀和防护
金属腐蚀的危害和影响
金属腐蚀会导致设备损坏、表面粗糙、材料强度降低。这不仅影响设备性能，还可能带来安全隐患和经济损失。
金属腐蚀防护的方法和技术
• 表面处理：如电镀、喷涂防护层 • 合金化处理：通过合金添加元素来增强耐腐蚀性 • 防护涂层：如金属涂层、陶瓷涂层、有机涂层 • 电化学防护：如阳极保护和阴极保护
选取合适的防护涂层
选择适当的防护涂层对于金属腐蚀防护非常重要。根据环境条件、金属特性和使用要求来选择耐腐蚀、耐磨损、 耐高温等性能良好的涂层。
Hale Waihona Puke 总结和应用技巧• 了解金属腐蚀的原理和类型 • 注意足够的保护和防护措施 • 选择合适的防护涂层和材料 • 定期检查和维护设备和电池
• 环境因素：温度、湿度、氧气浓度 • 化学因素：酸碱度、盐度、氧化性 • 材料因素：金属种类、表面处理、材料纯度 • 电化学因素：存在或缺乏电位差
常见金属腐蚀类型及实例
• 电化学腐蚀：如铁锈的形成 • 化学腐蚀：如酸性腐蚀和碱性腐蚀 • 高温氧化腐蚀：如金属在高温下与氧气反应 • 微生物腐蚀：例如腐蚀菌引起的金属生物腐蚀
原电池金属腐蚀和防护
金属腐蚀是指金属受到化学或电化学反应而产生的损害。了解金属腐蚀的原 理和应对措施对于保护我们的电池和设备至关重要。
金属腐蚀的定义和原理
金属腐蚀是金属材料在与环境中的物质和能量相互作用下逐渐损失其原有性能和功能的过程。它通常是由氧气、 水、酸、碱、盐等不同的腐蚀介质引起的。
影响金属腐蚀的因素
七原电池--金属的腐蚀和防护
D
5、金属防护：
杜绝金属发生氧化反应的可能，可采用覆盖
保护层，改变金属内部结构，运用电化学方
法等。
6、原电池反应中溶液的PH值变化
（1）析氢原电池：溶液中氢离子的浓度减小,PH值增大
（2）吸氧原电池：2H2O＋O2＋4e-＝４OH－ [OH-]增大，PH值增大
书写电池总反应式和电极反应式的方法： （1）根据给出的两个反应式，写电池总反应式。
2Ni(OH)2 +2OH-
(1)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A、B两种金属 ，分别与盐酸反应，产
生H2的速度相近，试设计一个实验证明A 、 B两种金属的活动性。 将A,B两种金属用导线连接,插入稀盐酸中,形 成原电池,若A极溶解或B极上有气泡,则A为 负极,A比B活泼. （2）比较反应速度 例1：试分析粗锌与稀硫酸反应比用纯锌反 应速度快的原因？
练习：
1：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因
而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融 盐混和物作电解质，CO为阳极燃气，空气与
CO2的混和气为阴极助燃气，制得在6500C 下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
阳阴极极反反应应式式：：2OC2O+C+O22C+4Oe3-2=-→2C4OC3O2-2
D、回收其中石墨电极
（5）设计新型电池
例1：将铂丝插入KOH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 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 应的实质判断 ①负极的电极反应式 CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O ②正极的电极反应式 2O2 +4H2O +8e-=8OH③总反应 CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O ④电池工作时溶液PH值将变小
原电池金属的腐蚀与防护
原电池⾦属的腐蚀与防护原电池⾦属的腐蚀与防护〔学习⽬标〕1、理解原电池原理，掌握组成原电池的条件，能判断原电池的正、负极；2、能正确书写电极反应⽅程式和总反应⽅程式，会进⾏简单的原电池计算。
3、能够运⽤原电池原理解释⾦属发⽣电化学腐蚀的原因。
4、认识⾦属腐蚀的危害和防护的必要性。
〔知识梳理〕⼀、原电池将能转变为能的装置称为原电池。
⼆、原电池的形成条件1、；2、；3、；4、。
三、电极的名称及判断⽅法1、电极的名称负极：发⽣反应的⼀极，电⼦的⼀极；正极：发⽣反应的⼀极，电⼦的⼀极。
2、电极的判断⽅法①根据组成原电池两极的电极材料判断⼀般是为负极，为正极；②根据电流⽅向或电⼦流动⽅向判断电流由流向，电⼦由流向；③根据原电池⾥电解质溶液中离⼦的定向流动⽅向判断原电池⾥电解质溶液中，向正极移动，向负极移动；④根据原电池两极发⽣的变化来判断负极总是发⽣反应，正极总是发⽣反应；⑤根据现象判断为负极，或为正极。
四、原电池原理的应⽤1、⽐较⾦属活动性的强弱，防⽌⾦属的腐蚀；2、加快氧化还原反应的速率；3、制造多种多样的化学电源。
五、⾦属的腐蚀与防护1、⾦属腐蚀是使⾦属成为原电池的负极，⾦属电⼦变为⾦属阳离⼦⽽被腐蚀，且⾦属越越易发⽣电化学腐蚀。
2、⾦属腐蚀的类型有和；如钢铁在潮湿的空⽓中⽣锈属，其电极反应为：负极正极3、⾦属的防护⾦属的腐蚀主要是电化学腐蚀，只要破坏了原电池的构成要素就可减少电化学腐蚀的发⽣，常见有以下⼏种⾦属防护⽅法：(1)让⾦属制品处于的环境。
该⽅法破坏了电解质溶液的存在，⾦属不易被腐蚀。
(2)在⾦属表⾯加⼀层。
常见的⽅法是刷⼀层、、、、等保护层，效果较好的⽅法还有在⾦属表⾯镀上⼀层⾦属防护层。
(3)牺牲阳极的阴极保护法：利⽤原电池原理，让被保护的⾦属为，⽤还原性强的⾦属为，负极⾦属被消耗，被保护的⾦属避免腐蚀。
如：镀锌铁可以保护，但镀锡铁⼀旦镀层损坏后会使更易腐蚀。
航海船只的般底四周嵌锌块，就是利⽤牺牲阳极保护法来保护船体的。
金属的电化学腐蚀与防护
1、原理 防止金属失电子 2、电化学防护 ⑴ 牺牲阳极保护法
（原电池原理）
形成原电池反应时， 负极材料很快被腐蚀， 而正极材料不容易被 腐蚀（被保护）。
⑵.外加电流的阴极保护法 电解池原理 将被保护金属作为 电解池的阴极，另一 导电物质作为阳极， 在外加直流电的作用 下使阴极得到保护。 辅助阳极 （石墨）
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞ 原电池的正极＞电解池的阴极
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护 法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
金属的电化学防护
上述各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的
顺序是 5、2、1、3、4 。
金属的电化学防护
小结：电解池及原电池的应用----金属的防护
1）金属腐蚀快慢的判断 ①电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀> 有防腐蚀措施的腐蚀 ②同一种金属的腐蚀：
强电解质>弱电解质>非电解质 2）金属的防护方法
①改变金属内部结构 ②覆盖保护层 ③电化学保护法 外加电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法
钢铁的腐蚀
吸氧腐蚀 析氢腐蚀
发生 钢铁表面吸附的水膜中溶有O2 并呈 钢铁表面吸附的水膜呈现较 （ O ） 条件 极弱酸性或中性，反应中 强酸性。反应时有 H2 2 得电子被还原为 OH
。
析出。
负 极 电极 反应 正 极
2Fe-4e-＝2Fe2＋ O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-＝Fe2＋ 2H++2e-=H2
金属的电化学防护
思考与交流：根据你的所学知识以及生活经历，说说 金属有哪些防护方法？ 1、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力 （不锈钢、青铜器） 2、在金属表面覆盖保护层 （1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。 （2）镀抗蚀金属－－电镀、热镀、喷镀法。 （3）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。 3、电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法 (轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)
4.3金属的腐蚀与防护+说课稿+2023-2024学年高二化学人教版(2019)选择性必修一
《金属的腐蚀与防护》说课稿一、教学分析1、内容选择：本次实验课选自人教版高中化学《选择性必修一》第四章第三节《金属的腐蚀与防护》，是继电化学原理知识系统学习后，原电池和电解池知识的发展与应用。
另一方面，学生发现教室清洁使用的钢丝球，半天旧生锈明显，而家用的钢丝球很少生锈，对该现象的原因很好奇。
查阅《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》对该部分的“内容要求”、“学习活动建议”和“学业要求”做出了相关要求。
同时新高考试题越来越体现情境化、探究性、实践性的特点，于是本课以钢丝球为载体，展开金属的腐蚀与防护的探究性学习。
2、学情分析：该阶段学生已经学习了氧化还原知识及电化学原理知识，具备独立分析出析氢腐蚀原理的能力，但对吸氧腐蚀较陌生，需完善学习。
3、教学目标设计的初衷是提高宏微结合、证据推理、探究与创新、态度与责任四大核心素养，落到知识角度，得到具体教学目标：1.掌握金属发生吸氧腐蚀的原理，构建金属电化学腐蚀的分析模型；2.探究金属在酸性、中性、碱性条件下的腐蚀类型，感受金属腐蚀的普遍性及危害，学习科学探究的方法。
3.掌握金属腐蚀的防护方法，体会化学知识对社会生活的重要作用。
4.重难点：金属吸氧腐蚀的原理及过程；金属在弱酸性条件下的电化学腐蚀类型；金属防腐措施的自主设计。
二、内容创新教材中安排四个实验来突破两个难点，即：吸氧腐蚀的判断和牺牲阳极法；本课对教材进行整合改进后，设计三个实验突破三个重点，即：1.创新演示实验，探究钢丝球在NaCl溶液中的腐蚀情况，理解吸氧腐蚀的全过程；2.创新合作探究实验，探究不同pH下钢铁的腐蚀类型;3.创新课外自主实验，探究金属防腐措施的效果，从三个角度设计金属防腐措施。
三、教学过程情境素材一：学生发现教室清洁使用的一款钢丝球，才半天就生锈了，而家里使用的钢丝球却很少生锈。
由此引导学生从钢丝球本身以及接触的环境两个方面来寻找易生锈和不易生锈的的原因。
易锈钢丝球的产品参数材料显示为“钢丝”，主要含Fe和C，不锈钢丝球的材料为“不锈钢”，主要含Fe、C、Cr、Ni等。
原电池 金属的腐蚀与防护
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专题六
化学反应与能量变化
2．二次电池(可充电，可多次重复使用) 如铅蓄电池：H2SO4溶液作电解液 (1)放电时 2－－2e－===PbSO Pb ＋ SO 4 4 负极： PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O 正极： 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O (2)充电反应为电解过程，是放电反应的逆过程 －===Pb＋SO 2－ PbSO ＋ 2e 4 4 阴极：
－===PbO ＋4H＋＋SO 2－ PbSO ＋ 2H O － 2e 4 2 2 4 阳极：
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总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4
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化学反应与能量变化
3．燃料电池 (1) 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能
直接转换电能的化学电池。燃料电池本身不含活性物质，
只是一个催化转化元件。它工作时，燃料和氧化剂连续地 由外部供给。燃料电池的燃料可以是氢气、烃、肼、甲醇、 氨、煤气等多种液体或气体。
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化学反应与能量变化
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专题六
化学反应与能量变化
1.一次电池(不能充电，不能反复使用) (1)银锌钮扣电池：电极材料分别为 Ag2O和Zn，电解
金属的电化学腐蚀与防护
化学腐蚀与电化学腐蚀比较
条件
化学腐蚀
金属跟氧化性物质 直接接触
电化学腐蚀
不纯金属或合金跟电解质溶液 及氧化剂接触
现象
无电流产生
有微弱的电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生
举例
（1）化学腐蚀
例如：铁与氯气直接反应而被腐蚀，
2Fe + 3Cl2 == 2FeCl3
一、金属的化学腐蚀
1、金属腐蚀的概念 金属与周围的气体或液体物质发生氧化还
原反应引起损耗的现象。
2、金属腐蚀的分类 化学腐蚀
金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石蜡）等直接发生化学反应 而引起的腐蚀。
电化学腐蚀
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原 电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
钢管被原油中的含硫化合物腐蚀，
Fe + S== FeS
因为温度升高会加快化学反应速率，所以温度对化 学腐蚀的影响较明显。
（2） 电化学腐蚀
科学探究： 不同条件下铁钉的锈蚀
①
②
③
①煮沸后迅速冷却的蒸馏水，
以植物油隔绝空气。
②棉花与干燥剂CaCl2。
④
⑤
③蒸馏水
④食盐水
⑤醋酸溶液
实验 方案
现象
①
基本无 锈蚀
金属的防护的方法 ① 外加保护层；（涂润滑油、油漆、电镀、包塑料层 ······） ②改变金属内部的结构；（制成不锈钢） ③电化学保护法。（轮船船身上装上一定数量的锌块、
地下钢铁管道连接镁块 ······）
防止钢铁生锈的不同方法和相对费用
原电池金属的腐蚀和防护
将有机和无机防护膜组合，以发挥各自的优势，提供更全面的防护效果。
结论及展望
腐蚀对电池性能的影响不可忽视，防护技术的发展将进一步层保护
通过在电池金属表面涂覆一层保护膜，如聚合物涂层，来防止金属与环境接触。
合金添加
将防腐蚀合金添加到电池金属中，以提供额外的保护和抵抗腐蚀。
氧化层形成
利用金属本身与环境氧化产生的氧化层，如铝氧化层，来保护电池金属。
新型电池金属的防护方法
1
离子液体包覆
2
利用离子液体包覆电池金属，形成保护膜，
减少与外界环境的接触。
3
纳米涂层
利用纳米技术制备的薄膜层，能够提供更 强的防腐蚀性能，延长电池寿命。
自修复材料
研发能够自行修复腐蚀的材料，使电池金 属具有更高的耐腐蚀性。
防护膜的种类和应用
1 有机防护膜
有机防护膜常用于电池金属表面，能够提供较好的防腐蚀效果。
2 无机防护膜
无机防护膜具有更好的耐腐蚀性能和稳定性，但较难制备。
原电池金属的腐蚀和防护
电池金属腐蚀的定义
电池金属腐蚀是指电池中金属部分与周围环境中的化学物质反应产生的物理和化学变化。
电池金属腐蚀的原因
电池金属腐蚀的主要原因包括湿度、温度、化学物质、电流等因素的作用。
腐蚀对电池性能的影响
电池金属的腐蚀会导致电池性能下降，包括电压变化、容量损失以及电池寿命缩短。
金属的腐蚀与防护知识点总结
金属的腐蚀与防护知识点总结第三单元金属的腐蚀与防护知能定位1.了解金属腐蚀的缘故，能辨不金属发生腐蚀的类型。
2.了解金属电化学腐蚀的缘故及反应原理。
3.了解金属防护的普通办法及金属的电化学防护的原理。
情景切入铁生锈的现象随处可见，为啥铁在潮湿的环境中容易生锈？采取啥措施能够防止铁生锈呢？自主研习一、金属的电化学腐蚀1.金属腐蚀（1）定义金属或合金与身边环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
（2）实质金属失去电子被氧化。
（3）类型①化学腐蚀：指金属与其他物质直截了当接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
腐蚀过程中无电流产生。
②电化学腐蚀：指别纯的金属或合金发生原电池反应，使较爽朗的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。
2.电化学腐蚀（1）吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性非常弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。
负极： 2Fe==4e-+2Fe2+；正极： 2H2O+O2+4e-==4OH-；总反应： 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH) 2。
最后生成铁锈（要紧成分为Fe2O3·xH2O），反应如下：4Fe(OH) 2+O2+2H2O==4Fe(OH) 3；2Fe(OH) 3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。
(2)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中别断有H2放出。
负极： Fe==Fe2++2e-；正极： 2H++2e-==H2↑;总反应：Fe+2H+==Fe2++H2↑。
二、金属的电化学防护1.金属的防护（1）本质：阻挠金属发生氧化反应。
（2）办法①改变金属内部结构，如制成合金等。
②加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。
③电化学防护2.电化学防护（1）牺牲阳极的阴极爱护法将被爱护金属与比其更爽朗的金属连接在一起，更爽朗的金属作阳极（负极）被腐蚀，作为阴极（正极）的金属被爱护。
（2）外加电流的阴极爱护法（原理如图）课堂师生互动类型析氢腐蚀吸氧腐蚀形成条件水膜酸性较强水膜酸性较弱电解质溶液溶有CO2的水溶t液溶有O2的水溶液负极反应Fe-2e-==Fe2+正极反应2H++2e-==H2↑O2+2H2O+4e-==4OH-电子怎么流淌形成电通路Fe失2e-，成为Fe2+进入溶液，Fe失去的e-流入C极，H+趋向于C极，与C极上的e-结合成H2析出溶液Fe失2e-成为Fe2+进入溶液，Fe失去的e-流入C极，在C极O2获得e-成为OH-进入溶液其他反应及产物Fe2++2OH-==Fe(OH) 22Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3;2Fe(OH)3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O普遍性吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍考例１（2009·北京卷，6）下列叙述别正确的是（）A..铁表面镀锌，铁作阳极B.船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e--==4OH-D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl--2e-==Cl2↑解析：本题要紧考查电化学知识，只要掌握原电池和电解的原理就能作答，A项中锌作阳极，B项锌作负极，铁被爱护，C、D基本上正确的。
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原电池金属的腐蚀和防护考纲解读考点考纲考查形式原电池原理理解原电池的工作原理以选择题或填空题考查原电池原理常见的原电池了解常见化学电源的种类及其工作原理以生产生活为背景的选择题或填空题考查原电池的应用了解原电池和电解池的应用。
以选择题或填空题考查原电池应用金属的腐蚀和防护了解金属发生电化学腐蚀的原因。
了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。
以选择题考查金属的腐蚀和防护基础再现.思考提醒一、原电池1．概念：把能转化为能的装置．2.工作原理：(以锌—铜原电池为例)。
电极名称负极正极电极材料电极反应反应类型反应反应电子流向由沿导线流向离子移动方向3．构成条件(1)两个的电极． (2)将电极插入中．(3)用导线连接电极构成．(4)能自发进行反应．二、化学电源1．一次电池(1)碱性锌锰干电池负极反应：________________________________________________________________________；正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
(2)锌银电池负极反应：________________________________________________________________________；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
2．二次电池(可充电，可多次重复使用)如铅蓄电池：H2SO4作电解质溶液负极反应：________________________________________________________________________；正极反应：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO2－4===PbSO4＋2H2O；总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
放电充电3．燃料电池 (1)氢氧燃料电池 ①用酸性电解质时： 负极：________________________________________________________________________； 正极：________________________________________________________________________； 总反应：H 2＋12O 2===H 2O 。
②用NaOH 等碱性溶液时： 负极：________________________________________________________________________； 正极：________________________________________________________________________； 总反应：H 2＋12O 2===H 2O 。
(2)CH 4燃料电池：电解质为KOH 负极：________________________________________________________________________； 正极：________________________________________________________________________； 总反应：CH 4＋2O 2＋2KOH===K 2CO 3＋3H 2O 。
三、金属的腐蚀与防护1．金属腐蚀的定义金属与周围的气体或液体物质发生 反应而引起损耗的现象。
2．金属腐蚀的实质金属 电子被 。
3．金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀：金属直接跟周围的物质接触发生化学反应。
(2)电化学腐蚀：当两种金属相接触且又同时暴露在潮湿空气里或与电解质溶液接触时，由于形成而腐蚀。
电化学腐蚀很普遍。
4．常见的电化学腐蚀(以钢铁为例)5.金属的防护(1)加防护层如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
(2)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法。
如在船舶的外壳装上锌块：锌作原电池的极(阳极)，铁作为原电池的极(阴极)。
②外加电流的阴极保护法。
如钢闸门被保护：阳极为惰性电极(如石墨)，与电源正极相连；阴极为，与电源负极相连。
聚焦考点典例剖析考点1原电池工作原理1.原理图示负极：（反应）正极：（反应）总反应方程式：外电路：电子从负极流向正极，电流从正极流向负极内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极2.原电池的正负极的判断：①根据电子流动方向判断。
在原电池中，电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。
②根据两极材料判断。
一般活泼性较强的金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。
阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
④根据原电池两极发生的变化来判断。
负极发生氧化反应；正极发生还原反应。
⑤根据现象判断。
溶解的一极为负极，质量增加或放出气体的一极为正极。
典例研析:例1（2013·陕西第一次联考·11）镁一过氧化氢燃料电池具有比能量高、安全方便等优点，其总反应为Mg+H2O2+H2SO4==MgSO4+2H2O，结构示意图如图所示。
下列关于该电池的叙述正确的是A．电池内部可以使用MnO2作填料B．电流工作时，H+向Mg电极移动C电池工作时，正极的电板反应式为Mg—2e— Mg2+D．电池工作时，电解质溶液的pH将不断变大答案：D解析：A根据总反应Mg+H2O2+H2SO4==MgSO4+2H2O可知电池中有双氧水，加入MnO2作填料，能使双氧水加速分解，所以不能用MnO2作填料故B错误；B电池工作时，H+向正极移动，Mg失电子为负极，故B错误；C根据总反应Mg+H2O2+H2SO4==MgSO4+2H2O则负极是金属镁失电子发生氧化反应，故C错误; D根据总反应电池工作是，消耗硫酸，溶液中H+浓度减小，所以电解质溶液的PH将不断变大，故正确易错警示:变式训练 1.日本茨城大学研制了一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池(DDFC)，该电池有较高的安全性。
电池总反应为：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意如图，下列说法不正确的是( )A．a极为电池的负极B．电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极C．电池正极的电极反应为： 4H+＋ O2 ＋ 4e- === 2H2OD．电池工作时，1mol二甲醚被氧化时就有6mol电子转移答案：D解析:在燃料电池中燃料做负极故A正确,电流由正极流向负极故B正确,由题可知为酸性条件故C正确,1mol二甲醚被氧化时就有12mol电子转移故D错误易错警示:考点2、原电池电极反应式的书写与化学电源一般来讲，书写原电池的电极反应式应注意如下四点：1、准确判断原电池的正负极一般而言，较活泼的金属成为原电池的负极，但不是绝对的。
如将镁铝合金放入6mol/L的NaOH溶液中构成原电池时，尽管镁比铝活泼，但镁不和NaOH 溶液反应，所以铝成为负极。
2、高度注意电解质的酸碱性在正、负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。
如氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种，在酸溶液中负极反应式为：2H2==4H++4e-正极反应式为：O2+4H+ +4e-==2H2O;如是在碱溶液中，则不可能有H+出现，在酸溶液中，也不可能出现OH-。
3、牢牢抓住总的反应方程式从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。
而两个电极反应相加即得总的反应方程式。
所以，对于一个陌生的原电池，只要知道总反应方程式和其中的一个电极反应式，即可迅速写出另一个电极反应式。
4、不能忽视电子转移数相等在同一个原电池中，负极失去的电子数必等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。
这样可以避免由电极反应式写总反应方程式，或由总反应方程式改写成电极反应式所带来的失误，同时，也可避免在有关计算中产生误差。
典例研析:例2．(2011·福建理综，11)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。
该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。
关于该电池的下列说法不正确的是( )A．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成C．放电时OH－向正极移动D．总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑答案：C解析：根据题给信息知锂水电池的总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，D正确；在反应中氢元素的化合价降低，因此H2O作氧化剂，同时又起到溶剂的作用，A正确；放电时正极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；正极周围聚集大量OH－，因此溶液中的阳离子Li＋向正极移动，负极周围聚集大量Li＋，因此溶液中的阴离子OH－向负极移动，C错误。
易错警示:变式训练 2．(2011·安徽理综，12)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgClB．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子C．Na＋不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是还原产物答案：B解析:本题综合考查原电池和氧化还原反应的相关知识。
正极反应该得电子，因此A错；原电池中电解质溶液中的阳离子应该向正极移动，C错；Ag是反应的还原剂，因此AgCl是氧化产物，D错易错警示:考点3原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用。
1．比较不同金属的活动性强弱根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极．若有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A极溶解，而B极上有气体放出，说明在原电池工作过程中，A被氧化成阳离子而失去电子作负极，B作正极，则金属A的金属活动性比B强．2．加快化学反应速率由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生，因而反应速率加快．如Zn与稀H2SO4反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu－Zn原电池，加快反应进行．3．用于金属的防护要保护一个铁制闸门，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁制闸门作正极．4．设计制作化学电源设计原电池时要紧扣构成原电池的条件．(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；(2)电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。
并且，原电池的电极必须导电。