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1、七、原电池 金属的腐蚀和防护,1、原电池：,借助于氧化还原反应,将化学能转化为电能的装置,叫原电池(使氧化还原反应分别在设置的两个电极上进行,闭合回路中产生电流) 。,2、原电池中正、负极的确定和电极反应,组成电极的材料,较活泼的金属-负极-失电子被氧化;,较不活泼的金属或导体-正极-溶液中的阳离子得电子被还原,原电池电子的流向:,负极,导线,正极,溶液中的离子(电流方向刚好相反),3、构成原电池的条件,活性不同的两种金属,或一种金属与导体,自发的氧化还原反应,电解质溶液,形成闭合回路(导线连通或直接接触),4、金属的腐蚀：,金属原子失电子被氧化的过程。,（1）原因,内因:,外因：,许多金属有
2、较活泼的化学性质,金属与空气.水及具有腐蚀性的物质接触,(2)腐蚀类型,化学腐蚀：,金属于接触到的物质(一般为非电解质)直接发生化学反应而引起的腐蚀,电化腐蚀,析氢腐蚀：,吸氧腐蚀：,析氢腐蚀：,钢铁表面水膜及其溶解的二氧化碳形成酸性电解质,它和钢铁中的铁、碳形成无数微电池,负极：,Fe-2e-=Fe2+,正极：,2H+2e-=H2,吸氧腐蚀：,空气中的氧溶解在钢铁表面的水膜里发生原电池反应,负极：,Fe-2e-=Fe2+,正极：,O2+2H2O+4e-=4OH-,例：（03春）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是,D,5、金属防护：,杜绝金属发生氧化
3、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：,2H2OO24e-OH,OH-增大，PH值增大,书写电池总反应式和电极反应式的方法：,首先使两个电极反应是得失电子数相等，再将两式相加，消去相同的化学式即得电池总反应式。,（2）根据给出的电池总反应式，写电极反应式。,（1）根据给出的两个反应式，写电池总反应式。,根据电池总反应,解题要点：以电极反应的本质分析：发生氧化反应的一极是负极，发生还原反应的一极是正极。,分析元素的价态变化确定正负电极,根据电解质溶液的酸碱性，
4、用H+或OH-或水或其它离子的形式配平，同时还要注意生成物的存在形式。（或者根据生成物的存在形式确定电解质溶液的酸碱性。）,例：阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电极反应为：2H2 + O2 = 2H2O，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使水蒸发，下列叙述正确的是（ ） A、此电池工作时能见到蓝色火焰 B、H2是正极，O2是负极 C、电池工作时溶液PH值不断增大 D、电极反应为： 负极： 2H2 +4OH-4e-=4H2O 正极： O2 +2H2O +4e-=4OH-,D,（3）银锌电池：,Zn +Ag2O +H2O Zn(OH)2 + 2Ag,负极 ，,Zn-2e-+2OH-
5、=Zn(OH)2,PH值,减小,正极 ，,Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,PH值,增大,例：电子计算机所用纽扣式电池为银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，其电池总反应为: Zn +Ag2O +H2O Zn(OH)2 + 2Ag，下列叙述正确的是( ) A、电流由锌经外电路流向氧化银 B、锌是阴极，氧化银是阳极 C、锌是负极，氧化银是正极 D、工作时，负极是区溶液PH值减小，正极PH值增大 E、溶液中OH向正极移动 , K+ 、H+向负极移动,CD,(4) 铅蓄电池：,Pb+PbO2+2H2SO4 2 Pb SO4+2H2O,负极的电极反应式：,Pb+SO4
6、2- -2e-=PbSO4,PH值,不变,正极的电极反应式 ：,PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,PH值,增大,例：实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制Cl2 ，已知电池总反应为: Pb+PbO2+2H2SO4 2 Pb SO4+2H2O，今若制得Cl20.050mol ，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是: ( ) A 0.025mol B 0.050mol C 0.10mol D 0.20mol,C,(5)铁镍蓄电池 ：,Fe+NiO2+2H20 Fe(OH)2+NiOH)2,负极的电极反应式 :,Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2,PH值,减小,正极
7、的电极反应式:,NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-,PH值,增大,(6)镉-镍可充电电池：,Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2,负极的电极反应式 :,Cd-2e-+2OH-=CdOH)2,7.原电池原理的应用,(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,正极的电极反应式:,2NiO(OH)+2H2O +2e- = 2Ni(OH)2 +2OH-,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
8、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？,例2：Cu放入稀H2SO4中不溶解，再加入Ag2SO4或NaNO3，均见溶液变蓝。其原因是什么？,解：Cu+2Ag+=Cu2+2Ag ,Ag附在Cu上形,成Cu-Ag原电池，溶液变蓝；加入NaNO3则溶液中有HNO3; 3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+ 2NO+4H2O 故Cu片也溶解，溶液仍呈蓝色。,(3)比较金属腐蚀的快慢,在电解质溶液中相互接触的两种金属,负极金属被腐蚀,若两种金属活性差越大,那么负极腐蚀越快;电解原理引起的腐蚀原电池引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀,(4)防护金属,
9、例1、(98上海)以下现象与电化腐蚀无关的是,D,A、黄铜(铜锌合金)制作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,例2、(2000上海）随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）AA、利用电池外壳的金属材料BB、防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染CC、不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D、回收其中石墨电极,B,（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
10、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,负极的电极反应式,CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,正极的电极反应式,2O2 +4H2O +8e-=8OH-,总反应,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,电池工作时溶液PH值将变,小,例2、银器皿日久表面逐渐变黑，这是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液,放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为 ，正极发生的反应为 ；反应过程中产生臭鸡蛋味的气体，原电池总反应方程式为： 。,2Al-
11、6e-=2Al3+,3Ag2S+6e-=6Ag+3S2-,2Al+3Ag2S+6H2O=2Al(OH)3+6Ag+3H2S,例3：利用Zn + Hg2+ =Zn2+ +Hg，设计一个锌汞电池，画出装置图，并指明电极材料和电解质溶液，写出电极反应方程式。,正极（C）：Hg2+ +2e- =Hg,负极（Zn）：Zn-2e- = Zn2+,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：阳极反应式：2CO + 2CO32-4CO2
12、+ 4e-阴极反应式： ，总电池反应： .,O2+CO2+4e-=2CO32-,2CO+O2=2CO2,2、常用的干电池是锌板围成的圆筒作负极，石黑粉和MnO2包围在碳棒的周围并压成圆筒形作正极，内充糊状ZnCl2、NH4Cl，工作时某一阳离子在正极放电产生两种气体。则干电池工作时电极反应式为：负极： ，正极： .,Zn-2e-=Zn2+,2NH4+2e-=2NH3+H2,3、医学常识告诉我们：较多的铝被人体吸收，容易引起老年性痴呆症等疾病。炒菜时，铁锅配铝铲，好不好？请说明主要原因。,不好,形成铝-电解质溶液-铁原电池,负极溶解,使较多的铝离子进入人体吸收.,指点：任何一个氧化还原反应从理论上都可以设计成一个原电池。从原电池的形成条件，首先找出正、负极和电解质溶液。而原电池的负极在通常条件下，必须能与电解质溶液自动发生氧化还原反应，这一点正是设计高效的原电池是否成功的关键。,
