第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?mdash;—電池(3)

1、第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池電池反應(yīng)為：電池反應(yīng)為： 在堿性條件下，氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)：在堿性條件下，氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)：在酸性條件下，氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)在酸性條件下，氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)：負(fù)極：負(fù)極：2H2+4OH- 4e- = 4H2O正極：正極：O2+2H2O+4e- = 4OH-負(fù)極：負(fù)極：2H2 - 4e- = 4H+正極：正極：O2+4e-+4H+ = 2H2O知識回顧：知識回顧：被腐蝕的金屬被腐蝕的金屬因為金屬腐蝕而使橋梁坍塌因為金屬腐蝕而使橋梁坍塌我國每年因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值我國每年因金屬腐蝕

2、造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)(GNP)的的2% 2% 4%4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的年產(chǎn)量的25%-30%25%-30%。全世界每年因為金屬腐蝕造成。全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)70007000億美元，是地震、水災(zāi)、臺億美元，是地震、水災(zāi)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6 6倍。倍。資料資料化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕（常見普遍）（常見普遍）1.金屬腐蝕：金屬腐蝕： 金屬表面與周圍的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因金屬表面與周圍的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因電化學(xué)作用而遭到破壞，稱為金屬腐

3、蝕。電化學(xué)作用而遭到破壞，稱為金屬腐蝕。2.金屬腐蝕的類型：金屬腐蝕的類型：金屬的腐蝕與防護(hù)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件條件現(xiàn)象現(xiàn)象本質(zhì)本質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系金屬跟周圍物質(zhì)（氣體或溶金屬跟周圍物質(zhì)（氣體或溶液）直接接觸被氧化液）直接接觸被氧化不純金屬或合金跟電不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬被氧化較活潑金屬被氧化兩者往往同時發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍兩者往往同時發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍思考：金屬腐蝕的本質(zhì)？金屬原子金屬原子失失e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)金屬陽離子金屬陽離子聯(lián)想聯(lián)

4、想. .質(zhì)疑質(zhì)疑鐵生銹的現(xiàn)象隨處可見。你有沒有想過，為什么鐵在鐵生銹的現(xiàn)象隨處可見。你有沒有想過，為什么鐵在潮濕的環(huán)境中比在干燥的環(huán)境中更容易生銹？為什么潮濕的環(huán)境中比在干燥的環(huán)境中更容易生銹？為什么當(dāng)一塊銅板上有鐵鉚釘時，鐵鉚釘特別容易生銹？當(dāng)一塊銅板上有鐵鉚釘時，鐵鉚釘特別容易生銹？金屬的腐蝕與防護(hù)CuCuFeFe2+2e-OH-H2OO2金屬的腐蝕與防護(hù)Fe-2e=Fe2+負(fù)極：負(fù)極：(Fe)正極：正極：(Cu)電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液：空氣中的空氣中的SO2 , CO2溶于水膜中溶于水膜中O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：

5、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3后續(xù)反應(yīng)：后續(xù)反應(yīng)：Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖金屬的腐蝕與防護(hù)思考：你能寫出它們的電極反應(yīng)式嗎？思考：你能寫出它們的電極反應(yīng)式嗎？鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條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。電極反應(yīng)電極反應(yīng)負(fù)極負(fù)極Fe(- )Fe-2e- = Fe2+2F

6、e-4e- = 2Fe2+正極正極 C(+)2H+ 2e= H2O2+2H2O+4e- =4OH-總反應(yīng)總反應(yīng):Fe + 2 H+ = Fe2+ H2 2Fe+2H2O+O2 =2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系 如圖如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）若液面上升，則溶液呈若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：電極反應(yīng)式為：負(fù)極： ,正極：正極：若液面下降，則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：負(fù)極： 正極：正極：

7、 。（2）中性或弱酸中性或弱酸 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸酸析氫析氫Fe2e-=Fe2+2H+2e-=H2 遷移應(yīng)用：1、覆蓋保護(hù)層、覆蓋保護(hù)層【自主學(xué)習(xí)】【自主學(xué)習(xí)】根據(jù)金屬腐蝕的原理，我們可以采取什么樣根據(jù)金屬腐蝕的原理，我們可以采取什么樣的措施來防止金屬腐蝕呢？的措施來防止金屬腐蝕呢？衣架和電線的外面包衣架和電線的外面包上一層塑料層上一層塑料層某些工具的某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動部位機(jī)械轉(zhuǎn)動部位”選選用油脂來防銹用油脂來防銹生活中常見的一些防護(hù)措施生活中常見的一些防護(hù)措施健身器材刷油漆以防銹健身器材刷油漆以防銹自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上

8、鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr 不同金屬鍍層對金屬的保護(hù)作用一樣嗎？如果分別在鐵制品表面鍍上鋅保護(hù)層和錫保護(hù)層，當(dāng)鍍層局部破損時，鋅鍍層和錫鍍層還能對鐵制品起保護(hù)作用嗎？交流討論原理原理 ： 形成原電池反應(yīng)時，讓形成原電池反應(yīng)時，讓被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬做做正極正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。金屬反應(yīng)受到腐蝕。航海船只的船底四航海船只的船底四周鑲嵌鋅塊，就是利用犧牲陽極保護(hù)法周鑲嵌鋅塊，就是利用犧牲陽極保護(hù)法來保護(hù)船體的。來保護(hù)船體的。2 2、犧牲陽極保護(hù)法、犧牲陽極保護(hù)法金屬的電化學(xué)防護(hù)航海的船只航海的船只的船底四周的船底四

9、周鑲嵌鋅塊鑲嵌鋅塊（白色），（白色），就是利用就是利用犧犧牲陽極保護(hù)牲陽極保護(hù)法法。用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船身，鋅塊必須定期更換用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船身，鋅塊必須定期更換鋅塊鋅塊犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法示意圖示意圖原理原理 ：將將被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬與另一與另一附加電極附加電極作為電解池的兩作為電解池的兩個極，使個極，使被保護(hù)的金屬被保護(hù)的金屬作為作為陰極陰極，在外加直流，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。3 3、外加電流陰極保護(hù)法、外加電流陰極保護(hù)法金屬的電化學(xué)防

10、護(hù)廢鐵廢鐵金屬的防護(hù)措施金屬的防護(hù)措施改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金（如不銹鋼）（如不銹鋼）在金屬表面覆蓋保護(hù)層在金屬表面覆蓋保護(hù)層 如噴油漆、涂油、電鍍等如噴油漆、涂油、電鍍等電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護(hù)正極或電解池的陰極而受到保護(hù)【遷移應(yīng)用遷移應(yīng)用】利用右圖裝置，可以模擬鐵的電利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)?；瘜W(xué)防護(hù)。若若X X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)關(guān)K K應(yīng)置于應(yīng)置于_處。處。若若X X為鋅，開關(guān)為鋅，開關(guān)K K置于置于M M處，該電化處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為學(xué)防護(hù)法稱為_ 犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法N下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是(5) (2) (1) (3) (4)在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序如下