电池ppt课件

探究导引4 对于金属的防护应从哪几个方 面考虑？
提示：对于金属的防护，可以从两个方面考 虑，一是金属本身，二是介质。在金属表面 覆盖保护层、改变金属内部组织结构、保持 金属表面干燥、与更活泼的金属相连的牺牲 阳极的阴极保护法、外加电源的阴极保护法 等都能起到金属防护的目的。
要点归纳
1．金属腐蚀的快慢规律
在发生析氢腐蚀时电极反应为2H＋＋2e－ ===H2↑，故A、C正确。a试管中盛装 NaCl溶液为中性环境，故生铁块发生吸氧腐 蚀，氧气被消耗，试管内气体压强降低；b 试管内盛装NH4Cl溶液，酸性较强，发生析 氢腐蚀，产生H2，试管内气体压强增大，故 红墨水柱两边的液面应左高右低，故B错，D 对。
(2)在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖 致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质 隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。
(3)电化学保护法：①用锌块形成原电池，牺 牲锌(负极)保护铁(正极)，习惯上叫做牺牲 阳极的阴极保护法。如船壳上打上锌块；② 钢铁外接电源负极形成电解池，使之成为阴 极而被保护，习惯上叫做外加电流的阴极保 护法。如钢闸门接低压直流电负极，石墨接 电源正极做阳极，浸入水中。就防护效果而 方言，②法优于①法。
第2课时 金属的腐蚀与防护
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1.了解金属腐蚀的种类，能解释金属发生电 化学腐蚀的原因。 2．认识金属腐蚀的危害，知道防止金属腐 蚀的方法。
新知初探自学导引
自主学习
有 吸氧 析氢
无 氧化
牺牲阳极 外加电流
想一想 化学腐蚀和电化学腐蚀哪一种更易使金属腐 蚀？ 提示：电化学腐蚀，因电化学腐蚀的反应速 率快。
【答案】 a LixC6－xe－===C6＋xLi＋
Li0.5CoO2＋0.5Li＋＋0.5e－===LiCoO2
【名师点睛】 做好此类题目，首先要具备 准备从题给信息提取关键信息的能力，还要 牢牢抓住电池的总反应式与各电极反应式之 间的关系。
面对复杂的问题，首先要理清思路，明确各 电极所发生氧化还原反应的情况，电极材料 的变化情况；其次要准确使用元素原子数目 守恒、电子得失守恒等规律解题。
解析：选C。锌的活动性强于铁，形成原电 池时锌做负极先被腐蚀使船体得到保护。
要点突破讲练互动
金属腐蚀的比较
探究导引1 化学腐蚀与电化学腐蚀的本质 是什么？ 提示：金属的腐蚀包括化学腐蚀与电化学腐 蚀。无论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，它们 的本质都是相同的，即金属失去电子发生氧
化反应，可表示为M－ne－===Mn＋。
解析：选C。从三个角度考虑：(1)土壤中是 否有与铁直接反应的物质；(2)水分充分、氧 气充足的土壤易导致铁管生锈；(3)铁做原电 池的负极。
3．下列防腐措施中，属于电化学保护法的 是( ) A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧 化物保护膜 B．在金属中加入一些铬或镍制成金属合金 C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一定 数量的锌锭 D．金属表面喷漆
题型探究权威预测
原电池原理的综合应用
例1
已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、
铝，电解质溶液：氯化铜溶液、硫酸铁溶液、
盐酸。按要求回答下列问题：
(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线 连接在一起使用，原因： __________________________。
(2)有M、N两种纯金属分别与稀盐酸反应， 产生氢气速率相近，请设计一个实验证明M、 N两种金属的活泼性： __________________________________。
(3)请运用原电池原理设计实验，证明氧化性 Fe3＋>Cu2＋。请画出实验装置图并写出电极 反应式。
【思路点拨】 判断能否构成原电池或设计 原电池时要注意构成原电池的三个条件：活 泼性不同的两个电极、电解质溶液、闭合回 路。
【解析】 (1)铜导线和铝导线连接在一起使 用，接头处会在潮湿的空气中形成原电池而 腐蚀。
互动探究
第(3)问中若石墨电极改为铁电极，还能否证 明氧化性Fe3＋>Cu2＋？
例2
锂钴电池的能量密度远远超过其他材料
电池，且其成本也低，对环境无污染，因此
便于大量推广。锂钴电池的正极材料是
Li0.5CoO2混以一定量导电添加物(例如碳)构 成的混合导体，负极材料可插入锂的碳负极
(例如LixC6)。该电池无论放电还是充电，其 过程就像锂离子在两个电极之间来回移动，
(3)对于活动性不同的两种金属，活动性差别 越大，氧化还原反应速率越快，活泼金属腐 蚀越快。
(4)对于同一种电解质溶液，电解质溶液浓度 越大，金属腐蚀越快(除钝化外)。 (5)纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金 属几乎不腐蚀)。
2．金属的防护措施
生产上常用的一些防护方法：
(1)改变金属的内部组织结构。例如：把铬、 镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增 加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。
H2 O(铁锈 )＋ (3－n)H2 O。
要点归纳 1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
电化学腐蚀
化学腐蚀
条件
不纯金属或合金与电 解质溶液接触
金属与氧化剂 直接接触
现象 有微弱电流产生 无电流产生
本质
较活泼金属被氧化的 过程
金属被氧化的 过程
相互 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，
关系 但电化学腐蚀更普遍，危害更严重
(2)当活动性不同的金属组成原电池时，相对 活泼金属失电子，在相对不活泼金属上氢离 子得电子，析出氢气，所以将M、N两种纯 金属以及稀盐酸设计成原电池，有气泡逸出 的是较不活泼的金属，另一极即是活泼的金 属。
(3)首先将已知反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋ 2Fe2＋拆成两个半反应(即失电子和得电子的 反应)：Cu－2e－===Cu2＋，2Fe3＋＋2e－ ===2Fe2＋，然后结合原电池的电极反应特 点分析可知，该电池的负极应为铜棒，正极 要保证Fe3＋得到负极失去的电子，一般用不 能还原Fe3＋的材料，如铂或石墨等，电解质 溶液只能用Fe2(SO4)3溶液。
3．下列说法正确的是( )
A．轮船吃水线以下的船壳表面装一定数量 的锌块，可有效地保护船体 B．将生锈的铁器经盐酸酸洗后，可不再采 取特别的保护措施
C．马口铁(镀锡铁)和白铁皮(镀锌铁)一样， 镀层破损后均不易腐蚀
D．将要保护的金属与电源的正极相连可以 达到保护金属的目的
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解析：选A。A选项，通过构成锌铁原电池, 使锌为负极参加反应，从而保证了船体不被 腐蚀；B选项，并未改变铁生锈的条件；C选 项，镀层一旦破损，分别形成了锡铁、锌铁 原电池，前者铁反应保护锡，后者锌反应保 护铁；D选项，金属与电源的正极相连只能 加快金属的腐蚀。
(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢 的顺序为：电解原理引起的腐蚀>原电池原 理引起的腐蚀>化学腐蚀>应用原电池原理 有保护措施的腐蚀>应用电解池原理有保护 措施的腐蚀，或电解池阳极>原电池负极> 化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极。
(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的 顺序为：强电解质溶液中的腐蚀>弱电解质 溶液中的腐蚀>非电解质溶液中的腐蚀。
【答案】 (1)二者连接在一起时，接头处会 在潮湿的空气中形成原电池而腐蚀
(2)将M、N两种金属片用导线连接放入盐酸 中组成原电池，有气泡逸出的是较不活泼的 金属，另一极即是活泼的金属。装置如图：
(3) 正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋， 负极反应：Cu－2e－===Cu2＋。
【提示】 若石墨电极改为铁电极，正极反 应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负极反应： Fe－2e－===Fe2＋，总反应为Fe＋2Fe3＋ ===3Fe2＋,不能证明氧化性Fe3＋>Cu2＋。
解析：选B。本题考查金属的电化学腐蚀， 解题时首先注意a、b两支试管内由于溶液酸 碱性不同发生不同类型的电化学反应，再依 据相关反应式进行判断。生铁块中的铁比含 有的碳活泼，在形成的原电池中充当负极， 电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，碳充当正 极，在发生吸氧腐蚀时电极反应为O2＋ 2H2O＋4e－===4OH－，
金属腐蚀的快慢比较与金属 的防护
探究导引3 金属腐蚀快慢判断的方法主要 有哪些？
提示：金属腐蚀快慢的判断方法主要有：一 是与电解质溶液有关，金属在电解质溶液中 的腐蚀要快于在非电解质溶液中的腐蚀，在 强电解质溶液中的腐蚀一般也要快于在弱电 解质溶液中的腐蚀，同一电解质溶液中，
浓度越大，腐蚀越快；二是对于同一金属而 言，电化学腐蚀要快于化学腐蚀，更快于有 防护措施的腐蚀。
故又称做摇椅式电池，锂钴电池充、放电时
电池中的变化简单表示如下：
其中表示充电过程阳极变化的是__________
(填a、b、c、d等符号)，放电时两极的电极 反应式为：负极__________，正极__________。
【解析】 由d过程中负极材料变为Li＋可知d
表示负极变化过程，根据元素守恒和电子得
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热点示例思维拓展
[经典案例] 如何防止铁的锈蚀是工业上研 究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素， 某同学做了如下探究实验：
2.钢铁析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较
类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
水膜呈弱酸性或 中性或碱性
水膜呈酸性
正极反 应(O2)
O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－
2H＋＋2e－===H2↑
负极反 应(Fe)
Fe－2e－===Fe2＋
Fe－2e－===Fe2＋
其他反 应
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
探究导引2 铁锈的形成过程是怎样的？
提示：由于钢铁的 锈蚀主要是吸氧腐蚀，形
成过程为：
2Fe － 4e－ ===2Fe 2＋

O2 ＋ 2H2O＋ 4e － ===4OH－

2Fe

＋
O2＋
2H2O===
2Fe (OH)2―→ 4Fe (OH)2＋ O2＋
2H2 O===4Fe (OH)3―→ 2Fe (OH)3 ===Fe2O3·n
失守恒，可确定负极反应为LixC6－xe－ ===C6＋xLi＋。另外，要注意充、放电时电
池中的变化，正极材料并没有出现，而出现
了一种LiCoO2，即正极反应有新物质生成， 再根据元素守恒和电荷守恒，即可确定正极 反应为Li0.5CoO2＋0.5Li＋＋0.5e－ ===LiCoO2；充电时阳极失电子，发生氧化 反应，故选a。
即时应用 2．以下几种情况下的铁钉，腐蚀最明显的 是( ) A．将铁钉投入浓硝酸中 B．涂有油脂的铁钉露置在潮湿的空气中 C．将铁钉放入注有食盐水的试管中，使铁 钉和空气及食盐水接触 D．将铁钉和锌片连接后放入试管中，注入 自来水浸没铁钉和锌片
解析：选C。A选项，铁在浓硝酸中被钝化生 成致密的氧化膜，防止了反应的进一步进行； B选项，由于油脂的作用使铁与空气及水相 隔，所以不易腐蚀；C选项，构成了电化学 腐蚀，且在液面处由于铁与空气及水充分接 触，腐蚀最严重；D选项，锌比铁活泼,所以 形成原电池后，铁为正极受到了保护，不易 被腐蚀。
自主体验
1．下列说法不正确的是( ) A．电化学腐蚀比化学腐蚀普遍 B．钢铁发生吸氧腐蚀时负极反应为：Fe－ 3e－===Fe3＋ C．钢铁在干燥的环境中不易被腐蚀 D．镀锌铁比镀锡铁耐用
解析：选B。单质铁无论是做原电池的负极, 还是做电解池的阳极，都是失电子生成Fe2＋ 而不是Fe3＋。
2．埋在地下的自来水铁管，在下列情况下 被腐蚀的速率最慢的是( ) A．在含有铁元素较多的酸性土壤中 B．在潮湿、疏松的土壤中 C．在自来水的铁管上用导线连接一块锌块 后，再埋入不透气的土壤中 D．在自来水铁管上用导线连接铜块后，再 埋入潮湿、疏松的土壤中
特别提醒 注意从溶液的酸碱性判断电化学腐蚀的类型, 酸性电解质发生析氢腐蚀；碱性或中性电解 质发生吸氧腐蚀。
即时应用
1.(2012·郑州高二质检)如图装置中，U形管 内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和 氯化铵溶液(呈酸性)，各加入生铁块，放置 一段时间。下列有关描述错误的是( )
A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e －===Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生 了析氢腐蚀