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1、原电池一轮复习总结教学案高三化学一轮复习导学案课题第21讲 原电池 金属腐蚀和防护时间2015/11/22单位安丘市第二中学主备李连祥审核金三胜学习目标1.掌握原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.熟悉常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。知识点一原电池1概念把_能转化为_能的装置。2工作原理：(以锌铜原电池为例)电极名称负极正极电极材料电极反应反应类型电子流向由Zn沿导线流向Cu3.原电池构成条件(1)两个_的电极。 (2)将电极插入_中。(3)用导线连接电极构成_。(4)能自发进行的_。总之原电池的工作原理和电

2、子流向可用下列图示表示：问题思考1在原电池中是否较活泼金属一定作负极？2原电池内部阴、阳离子如何移动？3怎样判断原电池的正负极？知识点二化学电源1一次电池(1)碱性锌锰干电池负极反应（电极材料 ）： 正极反应（同上 ）： 总反应式： (2)锌银电池负极反应（ ）： 正极反应（ ）： 总反应式： 2二次电池(可充电，可多次重复使用)如铅蓄电池：H2SO4作电解质溶液负极反应（ ）： 正极反应（ ）： 总反应式： 问题思考4可充电电池充电时，电极与外接电源的正负极如何连接？发生什么变化？3燃料电池(1)氢氧燃料电池用酸性电解质时：负极： 正极： 总反应： 用NaOH等碱性溶液时：负极： 正极： 总

3、反应： (2)CH4燃料电池：电解质为KOH负极： 正极： 总反应： 知识点三金属的腐蚀和防护1金属腐蚀的本质金属原子_变为_，金属发生_。2金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟_接触不纯金属或合金跟_接触现象_电流产生_电流产生本质金属被_较活泼金属被_联系两者往往同时发生，_腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀： 以钢铁的腐蚀为例进行分析：析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极正极总反应式联系_更普遍问题思考5铁锈是怎样形成的？写出发生的方程式：3金属的防护(1)电化学防护牺牲阴极的阳极保护法_原理a_：比被保护金属活泼的金属；b_：被保护的金属设备。外加电流的阴极

4、保护法_原理a_：被保护的金属设备；b_：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。一、原电池电极反应式的书写1一般电极反应式的书写步骤2复杂电极反应式的书写如CH4酸性燃料电池中，负极反应式为CH42O2CO22H2O总反应式_正极反应式_负极反应式()典例导悟1科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H和Zn2进行工作。回答下列问题：(1)正极材料是_，电极反应是 (2)负极材料是_，电极反应是 典例导悟2LiFePO4电池具有稳定性高、

5、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO4LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是()A可加入硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li向负极移动C充电过程中，电池正极材料的质量增加D放电时电池正极反应为FePO4Lie=LiFePO4二、原电池原理的应用1加快氧化还原反应速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率_。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率_。典例导悟3将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4

6、溶液，下图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的是()2比较金属活动性强弱两种金属作原电池的两极时，其活泼性与正极、负极有什么关系？ 典例导悟4有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()AD、C、A、B BD、A、B、CCD、B、A、C DB、A、D、C3设计化学电源(1)设计原电池的一般思维方法是什么？(2)设计原电池时，对电解质溶液有何要求？若有盐桥时两个半电池中的电解质溶

7、液是否相同？(3)在电极材料的选择使用方面有何要求？电极材料必须参与化学反应吗？典例导悟5根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3Fe=3FeCl2。要求：(1)画出此原电池的装置图，装置可采用烧杯。(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。(3)写出两个电极上发生的电极反应。4比较金属腐蚀快慢判断金属腐蚀快慢的规律(1)电解池原理引起的腐蚀_引起的腐蚀_腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越_。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度 腐蚀越快。典例导悟下

8、面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是()A BC D1研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()A水既是氧化剂又是溶剂 B放电时正极上有氢气生成C放电时OH向正极移动 D总反应为2Li2H2O=2LiOHH22研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A正极反应式：AgCle=AgClB每

9、生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子CNa不断向“水”电池的负极移动 DAgCl是还原产物3某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电流正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动4铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研读下图，下列判断不正确的是()AK闭合时，d电极反应式：PbSO42H2O2e=PbO24HSOB当电路中转移0.2 mol电子时，中消耗

10、的H2SO4为0.2 molCK闭合时，中SO向c电极迁移DK闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极5铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()A正极反应为Zn2e=Zn2 B电池反应为ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从正极流向负极 D盐桥中的K移向ZnSO4溶液6Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH溶液中加入适量AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80 ，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。反应方程式为2AgNO34KOHK2S2O8Ag2O22KNO32K2SO42

11、H2O回答下列问题：(1)上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是_(2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_(3)准确称取上述制备的样品(设仅含Ag2O2和Ag2O)2.588 g，在一定条件下完全分解为Ag和O2，得到224.0 mL O2(标准状况下)。计算样品中Ag2O2的质量分数(计算结果精确到小数点后两位)。7氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是_

12、，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反应式为 (3)电极表面镀铂粉的原因是_(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH22LiH .LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为0.82 gcm3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_。由生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。1理论上不能用于设计成原电池的反应

13、是()AHClNaOH=NaClH2OH0B2CH3OH(l)3O2(g) 2CO2(g)4H2O(l)H0C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H0D2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H02X、Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为()AXYZ BXZY CYXZ DYZX3依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如下图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是 (2)银电极为电池的_极，发生的电极反应为

14、X电极上发生的电极反应为 (3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。4将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH4的一极，其电极反应式是CH410OH8e=CO7H2O；通入O2的另一极，电极反应式2O24H2O8e=8OH。下列叙述不正确的是()A通入CH4的电极为负极 B正极发生氧化反应C燃料电池工作时，溶液中的OH向负极移动D该电池使用一段时间后应补充KOH5科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池的说法不正确的是()

15、A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B该电池的总反应是C3H85O2=3CO24H2OC电路中每通过5 mol电子，约有5.6 L标准状况下的丙烷被完全氧化D通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为C3H820e10O2=3CO24H2O6一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是()ACH3OH(g)O2(g)2e=H2O(l)CO2(g)2H(aq)BO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(g)H2O(l)6e=CO2(g)6H(aq)DO2(g)2H2O(l)4e=4OH7.(1)将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H

16、2SO4中组成原电池，写出电极名称及电极反应式：Al()_Cu()_(2)若将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中能否组成原电池？_(填“能”或“不能”)，若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：Al片()_Cu片()_8LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiCl S SO2。请回答下列问题：(1) 电池的负极材料为_，(2) 发生的电极反应为 (2)电池正极发生的电极反应为 (3) SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把

17、少量水滴到SOCl2中，实验现象是 (4) 反应的化学方程式为 (4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 9结合下图判断，下列叙述正确的是()A和中正极均被保护 B和中负极反应均是Fe2e=Fe2C和中正极反应均是O22H2O4e=4OHD和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀10以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，说法正确的是()A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用11将NaCl溶

18、液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如右图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是()A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O22H2O4e=4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu2e=Cu212下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷

19、浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe313铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中，不正确的是()A正极的电极反应式为：2H2e=H2B此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此过程中铜并不被腐蚀D此过程中电子从Fe移向Cu14.如图水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察。(1) 若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应：负极： 正极： (2)若试管内液面下降，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应：负极：_正极： 原电池答案1化学电 2.电极名称负极正极

20、电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu1不一定，如将Mg和Al用导线连接插入NaOH溶液中，Al作负极，Mg作正极。2根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原理可知，在电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。3(1)根据电子流动方向判断。在原电池中，电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。 (2)根据两极材料判断。一般活泼性较强金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(4)根据原电池两极发生的变化来判断。负极总是

21、失去电子，发生氧化反应，正极总是得到电子，发生还原反应。(5)根据现象判断。溶解的一极为负极，质量增加或放出气体的一极为正极。1(1)Zn2OH2e=Zn(OH)2 (2)Zn2OH2e=Zn(OH)22PbSO2e=PbSO4 3(1)H22e=2HO22H2e=H2O H22OH2e=2H2O O2H2O2e=2OH (2)CH410OH8e=CO7H2O 2O24H2O8e=8OH1失去电子金属阳离子氧化反应化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍析氢腐蚀吸

22、氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍5、铁被腐蚀后，一般会生成铁锈，其原因是：随着析氢腐蚀进行，溶液中c(H)降到一定浓度后，则发生吸氧腐蚀，发生的反应为2Fe4e=2Fe2， 2H2OO24e=4OH， Fe22OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)2 O22H2O=4Fe(OH)3， 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。3.(1)原电池a负极b正极电解a阴极b阳极一、1.氧化反应还原反应电荷质量得失电

23、子2总反应式较简单一极的电极反应式2O28H8e=4H2OCH42H2O8e=CO28H二、1.加快加快2一般作负极的金属比作正极的金属活泼。3(1)一般思维方法：首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。按要求画出原电池装置图。(2)电解质溶液的要求：电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在锌铜原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2的溶液中。但H2KOHO2构成的电池中两个半电池中可都用KOH溶液。(3)电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。3.(1)原电池原理化学 (3)快 (4)越大