1原电池金属腐蚀和防护

2 2 2
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: ⒈ 使桥梁、建筑物的金属结构强度降低而造成坍塌 ⒉地下金属管道发生泄漏 ⒊轮船的船体损坏
⒋金属及其设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低， 直至报废
惊人的数字: 发达国家每年有余金属腐蚀造成的直接损失约 占全年国民生产总值的2%－4%，远远超过水灾、风 灾、地震等自然灾害造成损失的总和。
B C装置: (-)Fe: 2Fe-4e-=2Fe2+ (+)C: O2+2H2O+4e-=4OH总: 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 =Fe2O3· nH2O（铁锈）
(+)C: 2H++2e-=H2↑
总: Fe+ 2H+= Fe2++H2↑
练习3:
2. 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取 代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是： H2+2NiO(OH) 放电 2Ni(OH)2
练习1:
3.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛 水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液， (D) 片刻后可观察到的现象是 A. B. C. D. 铁圈和银圈左右摇摆不定； 保持平衡状态； 铁圈向下倾斜； 银圈向下倾斜；
4.试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池 ⑴ Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag ⑵ 2Fe3++Fe=3Fe2+ ( Zn∣AgNO3∣C ) ( Fe∣Fe2(SO4)3∣C )
一、金属的腐蚀： （1）化学腐蚀: 金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发 生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。 （2）电化学腐蚀: 不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反 应引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。
金属腐蚀的类型: 化学腐蚀
析氢腐蚀
电化腐蚀
（常见普遍） 吸氧腐蚀 失 e-
金属腐蚀的本质： 金属原子
(a)
(b) (c)
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
在空气中的变化： （1）4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
（2）氢氧化铁变成水合氧化铁即铁锈
二、金属的防护： 1、普通方法：隔绝空气、干燥储存 2、在金属表面覆盖保护层(电镀、油漆、钝化等) 3、改变金属结构（如制成不锈钢） 4、电化学保护法（重点！） 牺牲阳极法和外加电流法。
练习2:
1.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)
无 防 护 措 施 电 解 池 的 阳 极
原 电 池 的 负 极
原 电 池 的 正 极
电 解 池 的 阴 极
金属腐蚀由快到慢的规律:电解池的阳极>原电池的负 极>无防护措施>原电池的正极>电解池的阴极
练习2:
练习1:
5.一个原电池的总反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该反应的原电池的正确组成是 （ D ）
（A） 正极 负极 电解质溶 液 Zn Cu CuCl2 （B） Cu Zn H2SO4 （C） Cu Zn HCl （D） Cu Zn CuCl2
练习2:
6.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线 两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、 d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量 气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则这四种 金属的活动性顺序由强到弱为 a＞ c＞ d＞ b _________________ 。
④
⑤
(× )
(× )
2+ 负极： Zn－2e ＝Zn
⑥
正极： Cu2++2e-＝Cu 总反应：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu 或 Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu
(∨ )
练习1:
Cu Zn
2、观察右图,下列有关叙 述正确的（ A ）。
稀硫酸
（a）构成原电池，铜是正极，锌为负极。 （b）H+向铜片移动，并在铜片上发生氧化反应 （c）H+向锌片移动 （d）电子由铜片沿导线流向锌片
原电池原理的运用:
1.提高反应速率
例如：实验室Zn与稀硫酸反应制H2，用粗锌更快；或者在反应 液中滴加少量的CuSO4溶液。
2.比较金属活动性大小 3.判断金属腐蚀的快慢
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 措施的腐蚀 ②同种金属，在强电解质溶液中比在弱电解质溶液中腐蚀的快
金属阳离子
电化腐蚀与化学腐蚀的比较: 电化腐蚀 化学腐蚀
金属与氧化剂直接接 触
无电流产生
条件 现象 本质
相互关 系
不纯金属或合金与电解 质溶液接触
有微弱电流产生
较活泼金属被氧化，原电池 金属被氧化，简单氧化 反应 还原反应 化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀 更普遍，危害更严重
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较:
2.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速 率由慢到快的顺序是 (4) (2) (1) (3)
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， 氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐蚀就越快； （2）与金属接触的电解质溶液的相关离子浓度大小相关，相 关离子浓度越大，金属腐蚀越快。 二、同样的电极材料： 强电解质溶液引起的腐蚀﹥弱电解质溶液引起的腐蚀﹥非电解 质引起的腐蚀 电解原理引起的腐蚀﹥原电池原理引起的腐蚀﹥化学腐蚀﹥有 防护措施的腐蚀
B食盐水 B C装置:
C自来水
(-)Fe: 2Fe-4e-=2Fe2+ (+)C: O2+2H2O+4e-=4OH总: 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 = Fe2O3· nH2O（铁锈）
A装置: (-)Fe: Fe-2e-=Fe2+
A
X
盐桥 电流计
Ag
CuSO4溶液
Y
练习2:
8.判断右边原电池的两极， 并写出电极反应式。
负极：Cu 正极：NO3-+e- +2H+ =NO2↑+H2O 稀硫酸 负极:Mg -2e- == Mg2+ 正极：2H++2e-== H2↑ NaOH溶 负极：Al+4OH--3e-=AlO2- + 2H2O 正极：2H2O +2e- =H2↑+2OH2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ -2e=Cu2+
Cu
A
Fe
－
＋
浓HNO3溶液
Mg A Al
－
＋ 稀硫酸溶液
Mg ＋
A
Al
－
NaOH溶液
二、金属的腐蚀和防护
探究:
Fe
下列装置是否为原电池? 如果是,请标出两 极的名称,并写出电极方程式.
C Fe C Fe C
A稀盐酸 A装置: (-)Fe: Fe-2e-=Fe2+ (+)C: 2H++2e-=H2↑ 总: Fe+ 2H+= Fe2++H2↑
练习3:
1.以下现象与电化学腐蚀无关的是 ( D ) A.黄铜（铜锌合金）制做的铜锣不易产生铜绿
B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
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
A中的Cu与Zn、B中的Fe与C、C中的Fe与Cu，它们中的两种物质 与空气水膜形成原电池，其中较活泼的Zn、Fe、Fe作负极而被 腐蚀，A中Cu不生成铜绿，B、C中铁生锈。D中Ag长期在空气中 与硫化氢反应生成了少量Ag2S，而呈黑色。
析氢腐蚀 水膜呈强酸性 条 件 CO2、SO2、H2S的H2O溶液 吸氧腐蚀 水膜呈弱酸性 中性 碱性 (-)Fe: 2Fe-4e-=2Fe2+
(-)Fe:
Fe-2e-=Fe2+
-=4OH电 O +2H O+4e 2 2 (+)C: 极 (+)C: 2H++2e-=H2↑ 总: 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 反 应 总: Fe+ 2H+= Fe2++H2↑ 4Fe(OH) +2H O+O =4Fe(OH)
*电化学保护法 (1)牺牲阳极的阴极保护法
原理 ：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；而活泼 金属反应受到腐蚀。
*电化学保护法 (2)外加电流的阴极保护法
原理:把要保护的钢铁设备作为 阴极，另外用不溶性电极作为 辅助阳极，两者都放在电解质 溶液里，接上外加直流电 源．通电后，大量电子被强制 流向被保护的钢铁设备，使钢 铁表面产生负电荷（电子）的 积累，只要外加足够强的电压， 金属腐蚀而产生的原电池电流 就不能被输送，因而防止了钢 铁的腐蚀．
性，发生
析氢 腐蚀，电极反应式为：负极： Fe–2e-＝Fe2+ 或2H++ 2e-=H2 ↑
练习1:
2、 分析右图，按要求写出有关反应方程式： （1）铁棒上的电极反应式为： （2）碳棒上的电极反应式为： （3）溶液中发生反应的化学方程式：
负极:Fe–2e-＝Fe2+
正极:O2+2H2O+4e-＝4OH溶液中的离子反应Fe2++2OH-= Fe(OH)2 ↓ 原电池总反应2a+b+2c：
辅助阳极 （不溶性）
资料:
白铁与马口铁 白铁即镀锌铁板, 当镀锌铁板出现划痕时，暴露出 来的铁将与锌形成原电池的两个电极，且锌为负极， 铁为正极，故铁板上的镀锌层将先被腐蚀，镀锌层腐 蚀完后才腐蚀铁板本身。所以白铁更耐腐蚀。
马口铁即镀锡铁板,当有划痕时，锡将成为原电池 的正极，铁为负极，这样就会加速铁的腐蚀。
2＋
正极：电子流入的一极，发生还原反应，较不活泼的一极 铜片(+): 2H+ + 2e- = H2↑ 总反应： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 电子流动方向：负极--外电路--正极.电流方向:反
问题探究:
3.标准原电池:
盐桥的作用是什么？
材料：琼脂+饱和氯化 钾溶液或饱和硝酸铵溶液 作用:可提供定向移动 的阴阳离子，使由它连接 的两溶液保持电中性。 导线的作用是传递电 子，沟通外电路。而盐桥 的作用则是沟通内电路。
原电池来自百度文库
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 锌片(-):2Zn－2e- ＝Zn
问题探究:
3.标准原电池:
负极：Fe－2e- ＝Fe2+
正极：2H++2e-＝H2↑ 总反应： Fe+2H+＝ Fe2++H2↑
FeSO4
或
Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
2+ 负极： Zn－2e ＝Zn
正极： Cu2++2e-＝Cu
总反应：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu
或 Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu
4.金属的腐蚀和防护 5.制作化学电池。许多有实际应用的化学电池，都是 原电池原理的应用。
练习1:
1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由； 若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式. ② (× )
① (× )
负极： Fe－2e- ＝Fe2+
③ (∨)
正极： Cu2++2e- ＝Cu 总反应： Fe+Cu2+＝Fe2++Cu Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
作为负极的金属较正极金属活泼，电子流动 方向由负极流向正极，电流方向与电子流向 相反。故可作出以下判断：a＞c＞d＞b。
练习2:
7.(高考海南化学卷，原电池) 依据氧化还原反应： 2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如 图所示。 请回答下列问题： 铜(或Cu)； (1)电极X的材料是________ AgNO3溶液 ； 电解质溶液Y是___________ 正 (2)银电极为电池的________ 极， 发生的电极反应为 Ag＋＋e-= Ag _________________ X电极上发生的电极反应为 Cu -2e-= Cu2＋ __________________ ； 负(Cu) (3)外电路中的电子是从_______ 正(Ag) 电极。 电极流向________
练习1:
1.如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1） 若试管液面上升，则溶液呈 中性或碱性 性，发生 吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： 2Fe–4e-＝2Fe , 2+
正极： O2+2H2O+4e-＝4OH－ ； （2） 若试管液面下降，则溶液呈 酸性
正极： 2H2O+2e-=H。 2 ↑ +2OH