第3节 化学能转变为电能——电池(3)

1、第三节第三节 化学能转化为电能化学能转化为电能电池电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池电池反应为：电池反应为： 在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：负极：负极：2H2+4OH- 4e- = 4H2O正极：正极：O2+2H2O+4e- = 4OH-负极：负极：2H2 - 4e- = 4H+正极：正极：O2+4e-+4H+ = 2H2O知识回顾：知识回顾：被腐蚀的金属被腐蚀的金属因为金属腐蚀而使桥梁坍塌因为金属腐蚀而使桥梁坍塌我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值我国每年因金属腐蚀

2、造成的损失占国民生产总值(GNP)(GNP)的的2% 2% 4%4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的年产量的25%-30%25%-30%。全世界每年因为金属腐蚀造成。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达的直接经济损失约达70007000亿美元，是地震、水灾、台亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的风等自然灾害造成损失总和的6 6倍。倍。资料资料化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀（常见普遍）（常见普遍）1.金属腐蚀：金属腐蚀： 金属表面与周围的物质发生化学反应或因金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐

3、蚀。电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。2.金属腐蚀的类型：金属腐蚀的类型：金属的腐蚀与防护化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件现象现象本质本质联系联系金属跟周围物质（气体或溶金属跟周围物质（气体或溶液）直接接触被氧化液）直接接触被氧化不纯金属或合金跟电不纯金属或合金跟电解质溶液接触解质溶液接触无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍思考：金属腐蚀的本质？金属原子金属原子失失e-氧化反应氧化反应金属阳离子金属阳离子联想联

4、想. .质疑质疑铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，为什么铁在铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？金属的腐蚀与防护CuCuFeFe2+2e-OH-H2OO2金属的腐蚀与防护Fe-2e=Fe2+负极：负极：(Fe)正极：正极：(Cu)电解质溶液：电解质溶液：空气中的空气中的SO2 , CO2溶于水膜中溶于水膜中O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2电池总反应：电池总反应：

5、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3后续反应：后续反应：Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图金属的腐蚀与防护思考：你能写出它们的电极反应式吗？思考：你能写出它们的电极反应式吗？钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。电极反应电极反应负极负极Fe(- )Fe-2e- = Fe2+2F

6、e-4e- = 2Fe2+正极正极 C(+)2H+ 2e= H2O2+2H2O+4e- =4OH-总反应总反应:Fe + 2 H+ = Fe2+ H2 2Fe+2H2O+O2 =2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系联系 如图如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极： ,正极：正极：若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生腐蚀，电极反应式为：性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：负极： 正极：正极：

7、 。（2）中性或弱酸中性或弱酸 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸酸析氢析氢Fe2e-=Fe2+2H+2e-=H2 迁移应用：1、覆盖保护层、覆盖保护层【自主学习】【自主学习】根据金属腐蚀的原理，我们可以采取什么样根据金属腐蚀的原理，我们可以采取什么样的措施来防止金属腐蚀呢？的措施来防止金属腐蚀呢？衣架和电线的外面包衣架和电线的外面包上一层塑料层上一层塑料层某些工具的某些工具的“机械转动部位机械转动部位”选选用油脂来防锈用油脂来防锈生活中常见的一些防护措施生活中常见的一些防护措施健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈自行车的钢圈和车铃是在钢上镀自行车的钢圈和车铃是在钢上

8、镀上一层既耐腐蚀又耐磨的上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr 不同金属镀层对金属的保护作用一样吗？如果分别在铁制品表面镀上锌保护层和锡保护层，当镀层局部破损时，锌镀层和锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？交流讨论原理原理 ： 形成原电池反应时，让形成原电池反应时，让被保护金属被保护金属做做正极正极，不反应，起到保护作用；而，不反应，起到保护作用；而活泼活泼金属反应受到腐蚀。金属反应受到腐蚀。航海船只的船底四航海船只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极保护法周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极保护法来保护船体的。来保护船体的。2 2、牺牲阳极保护法、牺牲阳极保护法金属的电化学防护航海的船只航海的船只的船底四周的船底四

9、周镶嵌锌块镶嵌锌块（白色），（白色），就是利用就是利用牺牺牲阳极保护牲阳极保护法法。用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换锌块锌块牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法示意图示意图原理原理 ：将将被保护金属被保护金属与另一与另一附加电极附加电极作为电解池的两作为电解池的两个极，使个极，使被保护的金属被保护的金属作为作为阴极阴极，在外加直流，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。3 3、外加电流阴极保护法、外加电流阴极保护法金属的电化学防

10、护废铁废铁金属的防护措施金属的防护措施改变金属内部的组织结构，制成合金改变金属内部的组织结构，制成合金（如不锈钢）（如不锈钢）在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层 如喷油漆、涂油、电镀等如喷油漆、涂油、电镀等电化学保护法，即将金属作为原电池的电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护正极或电解池的阴极而受到保护【迁移应用迁移应用】利用右图装置，可以模拟铁的电利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。化学防护。若若X X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关关K K应置于应置于_处。处。若若X X为锌，开关为锌，开关K K置于置于M M处，该电化处，该电化学防护法称为学防护法称为_ 牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法N下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5) (2) (1) (3) (4)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序如下