【课堂设计】高二化学苏教版选修6课件5.1 原电池

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二
三
三、电化学腐蚀
金属的电化学腐蚀是由于发生原电池反应而引起的。 例如,在潮湿的空 气中,金属表面吸附了一层水膜,这层水膜中又溶解有少量 CO2、SO2、O2 等气体,在金属表面形成了一薄层电解质溶液。钢铁是铁和碳的合金,它可 以与表面的一层电解质溶液形成很多微小的原电池。 在此原电池中,铁作为 负极,碳作为正极。 若钢铁表面形成的溶液呈酸性,则 H+在正极获得电子变为 H2,负极的 Fe 失去电子成为 Fe2+进入水膜,发生析氢腐蚀。其电极反应为: 负极:Fe-2e正极:2H++2e电池反应:Fe+2H+ Fe2+ H2↑ Fe2++H2↑
一
二
三
若钢铁表面形成一层中性或偏碱性的电解质溶液,则溶解在水中的氧 将在正极获得电子,发生吸氧腐蚀。其电极反应为:
负极 :2Fe-4e2Fe2+ 4OH2Fe(OH)2 4Fe(OH)3
正极 :O2+2H2O+4e-
电池反应 :2Fe+O2+2H2O
Fe(OH)2 可进一步氧化成 Fe(OH)3:4Fe(OH)2+2H2O+O2 Fe(OH)3 又可失水变成铁锈(通常以 Fe2O3· nH2O 表示)。
探究点一
探究点二
(3)用下图所示装置探究吸氧腐蚀。
①实验步骤 :将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下,放入如图 所示的左边试管中,几分钟后,观察导管中水柱的变化。 ②实验现象 :导管中水柱上升,铁钉表面有铁锈生成。
探究点一
探究点二
【例题 1】 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,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
注意 :要明确析氢腐蚀、吸氧腐蚀中“析”和“吸”字的含义。析氢腐蚀 中,H2 是产物,从溶液中析出,所以为“析氢”。吸氧腐蚀中,O2 是反应物,被消 耗而吸收,所以为“吸氧”。
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三
发生析氢腐蚀、吸氧腐蚀的条件是什么? 提示: 析氢腐蚀、吸氧腐蚀的发生与周围介质的酸、碱性有关。若为强 酸性环境,则发生析氢腐蚀;若为弱酸性、 中性或碱性环境,则发生吸氧腐蚀。
一
二
三
负极 :Zn-2e
2+
-
Zn
2+
2+
正极 :Cu +2e
Cu Zn +Cu
2+
电池反应 :Zn+Cu 针位置变化的现象。
因此,会出现锌片质量减小,铜片上有红色物质析出质量增加,检流计指
一
二
三
铜锌原电池中,铜片的作用是什么 ? 提示: 电子在电压的作用下,才能发生定向移动形成电流。当锌片和铜 片同时浸入电解质溶液时,由于两种金属的原子失电子的能力不同,会在两 者之间形成电势差,当用导线将锌片和铜片连接起来时就会产生电流。 所以 在铜锌原电池中,铜片的作用一是形成电势差,二是导电。不仅铜,任何比锌 活泼性差的金属,都能起到铜的两个作用,在电解质溶液中也都能与锌形成 原电池,还可以用导电的碳棒(石墨)来替代铜片,作为原电池的正极。
探究点一
探究点二
探究点二
原电池正负极的判断以及电极反应式的书写
1.原电池正负极的判断。 (1)由组成原电池的两极材料判断 :一般来说,较活泼的或能和电解质溶 液反应的金属为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。 但具体情 况还要看电解质溶液,如镁、铝电极在稀硫酸中形成原电池,镁为负极,铝为 正极;但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时 ,由于是铝和氢氧化钠 溶液发生反应,失去电子,因此铝为负极,镁为正极。 (2)根据外电路电流的方向或电子的流向判断 :在原电池的外电路,电流 由正极流向负极,电子由负极流向正极。 (3)根据内电路离子的移动方向判断 :在原电池电解质溶液中,阳离子移 向正极,阴离子移向负极。
-
)
Fe
2+
D.a 试管中发生了吸氧腐蚀,b 试管中发生了析氢腐蚀 解析:a 为中性环境,发生吸氧腐蚀,氧气被消耗,气体压强减小;b 中酸性 较强,发生析氢腐蚀,有氢气放出,气体压强增大,所以红墨水柱两边的液面 变为左高右低,故 B 项错。 答案: B
探究点一
探究点二
金属发生何种腐蚀要根据环境条件来确定,在此题中若能将装 置 a、b 进行对比,找出所处环境的异同,便不难作出正确选择。然而在实际 解题中很难做到仔细地审题、全面地看问题、 综合地分析问题,使我们在解 题中常处于思维混乱状态,因而要提高解题能力,首先要提高审题能力和分 析能力。
一
二
三
二、燃料电池
燃料电池是将燃料与氧化剂发生氧化还原反应时放出的化学能转化 为电能的装置。氢氧燃料电池的电极反应如下 : 负极 :2H2-4e-
4H+ 4OH 2H2O
-
正极 :O2+4e +2H2O 电池反应 :2H2+O2
注意 :燃料电池与一般电池不同,它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮 藏在电池内,而是在工作时,不断从外界输入,同时将电极反应产物不断排出 电池。反应过程中没有火焰,不是放出光和热,而是产生电流。因此,燃料电 池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量 转换器”。
专题5
电化学问题研究
课题1
原电池
甲醇燃料电池用于笔记本电脑
1.通过干电池模拟实验,了解干电池的工作原理,加深对原电池工作原理的 认识。 2.能判断电池的正、负极,书写电极反应式。
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二
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三
一、原电池
铜锌原电池
铜锌原电池(如图) 也称为丹尼尔电池。这种电池用金属锌和铜作电极, 锌电极放入 ZnSO4 溶液中,铜电极放入 CuSO4 溶液中,两个电解质溶液之间 用盐桥连接起来,两个电极用导线连接起来。在该原电池中,电流从铜电极 流向锌电极(即电子由锌电极流向铜电极)。电极反应为 :
探究点一
探究点二
探究点一
原电池有关实验注意事项
1.原电池实验注意事项。 用作电极的锌片和铜片要先用碱液处理,再用酸液处理,然后用蒸馏水 漂洗。 2.燃料电池实验注意事项。
用右图所示组装装置,制作燃料电池的效果也很好 :
探究点一
探究点二
多孔碳棒的吸附性强,可吸附电解时产生的 H2、O2。电解质溶液为 Na2SO4(aq),该溶液电解时相当于电解水。发光二极管检验是否产生电流。 具体操作 :a.按下开关 S1,接通电源,电解半分钟左右,直到两极碳棒产生 明显气泡。 b.断开开关 S1,按下 S2,接通二极管。此时发现二极管发光。说明装置 中产生电流。 3.吸氧腐蚀实验注意事项。 (1)改用 1~2 g 的还原铁粉和活性炭粉,搅拌或形成炭粉包围铁粉,更便 于观察。 (2)滴少量的 NaCl 和酚酞混合溶液,在气温较低的情况下,为了观察的 方便可以微微加热。