金属腐蚀与化学电池
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总反应： Pb ＋ PbO2 ＋2H2SO4 ＝2PbSO4 ＋2H2O 2PbSO4 ＋2H2O
充电 放电
Pb ＋ PbO2 ＋2H2SO4
放电过程为化学电池！
镍镉电池：
负极：Cd 正极：NiO(OH)
电解质：KOH 镍镉电池应用：收录机、无线对讲 机、电子闪光灯、电动剃须刀等 缺点：如不会回收会严重污染环境
②电化学腐蚀 不纯金属与电解质溶液接触，形成 原电池，使金属失去电子被氧化
2、金属的电化学腐蚀类型
①析氢腐蚀
发生条件：酸性
负极Fe： Fe-2e-=Fe2+
正极C： 2H++2e-=H2↑ 总反应: Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
②吸氧腐蚀 常见
发生条件： 中性、碱性
负极Fe： 2Fe-4e-=2Fe2+
工作原理
放电之后不能充电(内部的氧化还原反应不可逆)
锌筒 石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 MnO2和C
普通锌锰干电池的结构
• 电池总反应： Zn+ 2NH4++ 2MnO2
２、碱性锌锰电池 • (-) Zn│KOH│MnO2 (+)
• 负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 • 正极(MnO2)： 2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2
练习3、氢气是燃料电池最简单的燃料， 虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常 用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、 汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成 的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O ________________________
此时电池内总的反应式 ：
• 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害 事实，大家有没有想过，铁怎么会被 腐蚀？怎样防腐？
一、金属的电化学腐蚀
1、金属腐蚀
是指金属或合金跟接触的气体或液体发 生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2、金属腐蚀类型
①化学腐蚀 金属与接触到的干燥气体（O2、Cl2、SO2） 或非电解质液体（石油）等发生化学反应而 引起的腐蚀
a
b
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O ________________________H2O
CH4
KOH溶液 O2
化学电源
发展中的化学电源
锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电 池的负极，跟用相同质量的其他金属作 负极相比较，使用寿命大大延长。
一、一次电池——干电池
• (-)Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2 C(+)
• 负极(Zn)： Zn–2e- =Zn2+ • 正极(MnO2和C)： 2NH4++2e- =2NH3+H2↑ H2+2MnO2=Mn2O3+H2O
练习1、航天技术上使用的氢氧燃料电池 具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料 电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反 应都可以表示为2H2+O2=2H2O，
酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示 为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为：
O2+4e-+4H+=2H2O _______________________。
碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH- ，则其负极反应可表示 2H2- 4e-+4OH-=4H2O 为：______________________。
练习2、碱性电池具有容量大、放电电流大 的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢 氧化钾溶液为电解液，总反应式为：
可充电的绿色电池 锂电池：
负极：锂
应用： 常用在电话机、照相机、汽车、计算机等中， 此外在工业、医学、军事上也有广泛的应用。
三、燃料电池
1、燃料电池的构成
燃料 电解质溶液 ：
电解质
溶液
O2
KOH等强碱、 H2SO4等强酸、NaCl等盐溶液
电极材料 ：多孔性镍、铂
2、燃料电池的电极反应的书写
①先写总反应：燃料在氧气中的燃烧
金属的电化学腐蚀
阅读：你有何感想？
金属腐蚀 • 我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生 产钢材37117.02万吨） ，每年被腐蚀的铁占到我国钢 铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占 到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元 （ 2005年我国国内生产总值将达15万亿元） 。 • 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经 济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。 • 另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火 灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不 包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接 损失。
燃料电池与前几种电池的差别：
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出； ③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%， 有利于节约能源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电 池……
一粒纽扣电池可污染60万升水，一节电池烂 在地里，能使一平方米的土地失去利用价值. 减 少 污 染 节 约 资 源
正极C：O2+2H2
总反应:
ຫໍສະໝຸດ Baidu
-=4OH— O+4e
2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · 2O（铁锈） nH
课堂练习
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1） 若液面上升，则溶液呈 中性或碱性 性，发生
Fe–2e-＝Fe2+ , 吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： O2+2H2O+4e-＝4OH－ 正极： （2） 若液面下降，则溶液呈 酸性 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-＝Fe2+ 2H++2e-＝H2↑。 正极：
二、二次电池
汽车用蓄电池
锂离子电池
锂离子电池：它是新一代可 充电的绿色电池，现已成为 笔记本电脑、移动电话、摄 像机等低功耗电器的主流。
能量： 化学能
放电 充电 电能
蓄电池放电过程工作原理
负极：Pb Pb－2e－＋SO42－ ＝PbSO4 （难溶于水） 正极：PbO2 PbO2 ＋2e － ＋SO42－＋4H ＋ ＝PbSO4 ＋2H2O
Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s
下列说法错误的是（
A 电池工作时，锌失去电子 B 电池正极电极反应式为：
2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaq
C
）
C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D 外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上 减小65g
若有CO2生成，且电解质为强碱时， 考虑CO2+2OH =CO3
— 2—
+H2O
②再写正极 反应：
碱性 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 酸性 O2＋4H+＋4e－＝ 2H2O
③最后写负极反应： 总反应减去正极反应 常见燃料：H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等
燃料电池的规律
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电 子的作用。
• 金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失， 更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属 本身要大到无法估量。 • 腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。
• 国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因 某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌 陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化 工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道 和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体 如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和 附近居民的生命安全。
碱性锌锰电池构造示意图
• 优缺点简析：只能一次使用，不能充 电；价格较贵；比能量和储存时间有 所提高，适用于大电流和连续放电。
3、银锌电池(纽扣电池)
• (-) Zn│KOH│Ag2O (+)
• 负极(Zn)： Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O • 正极(Ag2O)： Ag2O + H2O+ 2e=2Ag+2OH• 电池总反应： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag
书写电极反应式应注意以下几点：
1．确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应 的物质；
2.电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的 所有规则（如“拆”、“平”）；
3．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总 反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
书写电极反应式应注意以下几点：
4．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还 原产物，与溶液的酸碱性有关(如＋4价的C在酸性 溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形 式存在)； 5．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合 成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。
充电 放电
Pb ＋ PbO2 ＋2H2SO4
放电过程为化学电池！
镍镉电池：
负极：Cd 正极：NiO(OH)
电解质：KOH 镍镉电池应用：收录机、无线对讲 机、电子闪光灯、电动剃须刀等 缺点：如不会回收会严重污染环境
②电化学腐蚀 不纯金属与电解质溶液接触，形成 原电池，使金属失去电子被氧化
2、金属的电化学腐蚀类型
①析氢腐蚀
发生条件：酸性
负极Fe： Fe-2e-=Fe2+
正极C： 2H++2e-=H2↑ 总反应: Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
②吸氧腐蚀 常见
发生条件： 中性、碱性
负极Fe： 2Fe-4e-=2Fe2+
工作原理
放电之后不能充电(内部的氧化还原反应不可逆)
锌筒 石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 MnO2和C
普通锌锰干电池的结构
• 电池总反应： Zn+ 2NH4++ 2MnO2
２、碱性锌锰电池 • (-) Zn│KOH│MnO2 (+)
• 负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 • 正极(MnO2)： 2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2
练习3、氢气是燃料电池最简单的燃料， 虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常 用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、 汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成 的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O ________________________
此时电池内总的反应式 ：
• 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害 事实，大家有没有想过，铁怎么会被 腐蚀？怎样防腐？
一、金属的电化学腐蚀
1、金属腐蚀
是指金属或合金跟接触的气体或液体发 生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2、金属腐蚀类型
①化学腐蚀 金属与接触到的干燥气体（O2、Cl2、SO2） 或非电解质液体（石油）等发生化学反应而 引起的腐蚀
a
b
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O ________________________H2O
CH4
KOH溶液 O2
化学电源
发展中的化学电源
锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电 池的负极，跟用相同质量的其他金属作 负极相比较，使用寿命大大延长。
一、一次电池——干电池
• (-)Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2 C(+)
• 负极(Zn)： Zn–2e- =Zn2+ • 正极(MnO2和C)： 2NH4++2e- =2NH3+H2↑ H2+2MnO2=Mn2O3+H2O
练习1、航天技术上使用的氢氧燃料电池 具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料 电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反 应都可以表示为2H2+O2=2H2O，
酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示 为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为：
O2+4e-+4H+=2H2O _______________________。
碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH- ，则其负极反应可表示 2H2- 4e-+4OH-=4H2O 为：______________________。
练习2、碱性电池具有容量大、放电电流大 的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢 氧化钾溶液为电解液，总反应式为：
可充电的绿色电池 锂电池：
负极：锂
应用： 常用在电话机、照相机、汽车、计算机等中， 此外在工业、医学、军事上也有广泛的应用。
三、燃料电池
1、燃料电池的构成
燃料 电解质溶液 ：
电解质
溶液
O2
KOH等强碱、 H2SO4等强酸、NaCl等盐溶液
电极材料 ：多孔性镍、铂
2、燃料电池的电极反应的书写
①先写总反应：燃料在氧气中的燃烧
金属的电化学腐蚀
阅读：你有何感想？
金属腐蚀 • 我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生 产钢材37117.02万吨） ，每年被腐蚀的铁占到我国钢 铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占 到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元 （ 2005年我国国内生产总值将达15万亿元） 。 • 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经 济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。 • 另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火 灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不 包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接 损失。
燃料电池与前几种电池的差别：
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出； ③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%， 有利于节约能源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电 池……
一粒纽扣电池可污染60万升水，一节电池烂 在地里，能使一平方米的土地失去利用价值. 减 少 污 染 节 约 资 源
正极C：O2+2H2
总反应:
ຫໍສະໝຸດ Baidu
-=4OH— O+4e
2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · 2O（铁锈） nH
课堂练习
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1） 若液面上升，则溶液呈 中性或碱性 性，发生
Fe–2e-＝Fe2+ , 吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： O2+2H2O+4e-＝4OH－ 正极： （2） 若液面下降，则溶液呈 酸性 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-＝Fe2+ 2H++2e-＝H2↑。 正极：
二、二次电池
汽车用蓄电池
锂离子电池
锂离子电池：它是新一代可 充电的绿色电池，现已成为 笔记本电脑、移动电话、摄 像机等低功耗电器的主流。
能量： 化学能
放电 充电 电能
蓄电池放电过程工作原理
负极：Pb Pb－2e－＋SO42－ ＝PbSO4 （难溶于水） 正极：PbO2 PbO2 ＋2e － ＋SO42－＋4H ＋ ＝PbSO4 ＋2H2O
Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s
下列说法错误的是（
A 电池工作时，锌失去电子 B 电池正极电极反应式为：
2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaq
C
）
C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D 外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上 减小65g
若有CO2生成，且电解质为强碱时， 考虑CO2+2OH =CO3
— 2—
+H2O
②再写正极 反应：
碱性 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 酸性 O2＋4H+＋4e－＝ 2H2O
③最后写负极反应： 总反应减去正极反应 常见燃料：H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等
燃料电池的规律
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电 子的作用。
• 金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失， 更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属 本身要大到无法估量。 • 腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。
• 国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因 某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌 陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化 工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道 和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体 如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和 附近居民的生命安全。
碱性锌锰电池构造示意图
• 优缺点简析：只能一次使用，不能充 电；价格较贵；比能量和储存时间有 所提高，适用于大电流和连续放电。
3、银锌电池(纽扣电池)
• (-) Zn│KOH│Ag2O (+)
• 负极(Zn)： Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O • 正极(Ag2O)： Ag2O + H2O+ 2e=2Ag+2OH• 电池总反应： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag
书写电极反应式应注意以下几点：
1．确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应 的物质；
2.电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的 所有规则（如“拆”、“平”）；
3．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总 反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
书写电极反应式应注意以下几点：
4．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还 原产物，与溶液的酸碱性有关(如＋4价的C在酸性 溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形 式存在)； 5．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合 成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。