【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第二册第四章几种重要的金属第四节原电池原理及其应用(第二课时).pdf

第二课时 复习 上一节课我们学习了原电池的组成条件，现在我们通过一个练习来复习一下这方面的内容。练习判断下列哪些装置构成了原电池，并写出相应反应式。（投影下列装置图）构成了原电池的装置是_；其中正极材料为_，电极 反 应 是 _；负 极 材 料 为 _，电 极 反 应 是_，总的反应是_。答案：（教师讲解公布）只有 B 构成了原电池；其余的装置没有同时具备原电池的三个条件：A.未形成闭合回路；C.没有电解质溶液；D.两极材料活性相同，没有电势差；E 中较活泼的材料不能与电解质溶液反应，不符合自发进行反应的原则。B 中，正极为碳。2H2e=H2；负极为 Fe:Fe2e=Fe2+，总反应式为：Fe+2H+=Fe2+H2 师 下面我们继续来看几种实用电池和新型燃料电池。通过阅读课文来回答锂电池的特点。板书（3）锂电池 锂电池具有以下特点：负极为密度最小的金属材料：使用和贮存寿命长；工作效率高，供出电流的电压高。过渡燃料电池与前面介绍的电池基本原理相同，但也有区别，它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。因此，燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的装置能量转换器。师下面我们简单了解一下几种新型燃烧电池。（边板书、边讲解）板书（1）.铝一空气燃料电池（电解质为盐溶液）讲解这种电池是用纯铝作负极，空气作正极，使铝在盐溶液中溶解，产生电流。可代替汽油作为汽车的动力。其优点是：体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。（2）.氢氧燃料电池（电解质为 KOH 溶液）讲解这种电池能量转化率高，其燃烧产物是水，不会污染环境。过滤生活经验告诉我们，有些金属制品在使用一段时间后，会失去表面的光泽，严重的会变得锈迹斑斑，实际上金属的生锈都与原电池的形成有关。下面我们就来分析一下金属锈蚀的原因。板书三、金属的电化学腐蚀 师 什么是金属的腐蚀?其本质是什么?金属的腐蚀有哪几种?请同学们阅读课本P103内容后回答。学生阅读后回答 金属的腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。师 请同学们举例说明什么是化学腐蚀和电化学腐蚀。生 铁和氯气直接反应而腐蚀。钢管被原油中的含硫化合物腐蚀均为化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈是电化学腐蚀，板书 1 金属的腐蚀 师 请同学们讨论化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系，并填写下表。投影 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与氧化剂直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化的过程 较活泼金属被氧化的过程 相互关系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生 (表中内容学生讨论后再显示)师 请同学们讲述一下金属在潮湿的环境中生锈的原因。生 在潮湿的空气里。钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜这层水膜里含有少量H+和OH一，还溶解了02等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它与钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。师 根据上节课所学内容，指出钢铁腐蚀时形成的原电池的正极和负极，写出电极反应方程式。指定学生板书 负极（Fe):2Fe4e=2Fe2+正极（C):2H2O+O2+4e=4OH 总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 师Fe(OH)2继续被 O2氧化生成 Fe(OH)3，失去部分水转化为铁锈（Fe2O3xH2O)。这种腐蚀是由于电解质溶液中溶有 O2造成的。所以把这种电化学腐蚀叫做吸氧腐蚀。这种腐蚀普遍存在，在电化学腐蚀中为主。如果电解质溶液中有 CO2气体或 H时，会有 H2放出（析出），所以这种电化学腐蚀也叫析氢腐蚀。总之，无论是哪种腐蚀，其结果都是水膜中OH浓度相对增加。板书析氢腐蚀的电极反应：负极（Fe）:Fe2e=Fe2+正极（C）:2H+2e=H2 师 金属腐蚀的现象在日常生活中和工农业生产中普遍存在，金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废。有些严重事故就是由于金属腐蚀引起的。因此，了解金属腐蚀的原因和防止金属腐蚀的方法具有很重要的意义。板书2.金属的防护 师影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。请阅读课文中有关内容，然后回答两个问题。问题 1金属铝为什么不易腐蚀？问题 2金属中能导电的杂质不如该金属活泼时，金属是否容易腐蚀？学生甲金属铝比较活泼，表面可生成致密的氧化物薄膜，使金属钝化，保护了内层金属不再被腐蚀。学生乙不纯的金属易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。过渡 介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。因此，要经常对机器和仪表进行保养。师既然我们已经清楚了金属腐蚀的原因，那么就应该从其腐蚀的原因着手，来加强金属的防护。请同学们举一些日常生活中金属防护的例子。生 改变金属内部结构，制成不锈钢；在金属表面覆盖保护层，如喷漆、涂油、电镀等。师 除以上方法外还可以用原电池的原理来保护金属。请同学们根据原电池的原理想一想被保护的金属应作原电池的哪一极。生 作正极。师 对。像轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，就是为了使锌块和船体形成原电池，腐蚀了锌块而保护了轮船。这种利用原电池原理来减少金属腐蚀的方法叫电化学保护法。投影练习1.表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普遍铁片更易腐蚀的是()A.白铁（镀锌铁）B.马口铁（镀锡铁）C.镀镍铁 D.镀铜铁 答案：BD（因为铁比锡、铜活泼，一旦破损，在潮湿的空气中形成原电池时，铁是负极被氧化而更易腐蚀）2用铜铆钉或铝铆钉把两张钢板铆在一起各将发生什么现象?答案：若用铜铆钉，则铆钉附近的钢板易生锈；若用铝铆钉。则铝铆钉会被腐蚀，钢板不易生锈。布置作业 P103 一、2 二、4.5 三 板书设计 二、化学电源 3.锂电池 特点：质量轻、电压高、工作效率高。4.新型燃料电池（1）铝空气燃料电池 负极（Al）:4Al12e=4Al3+正极（空气）：3O2+6H2+12e=12OH 电池反应：4Al+3O2+6H2=4Al(OH)3（2）氢氧燃料电池（电解质：KOH 溶液）负极（碳棒）：2H24OH4e=4H2O 正极（碳棒）：O22H2O4e=4OH 总反应：2H2O2=2H2O 三、金属的电化学腐蚀 1.金属的腐蚀。（1）化学腐蚀 （2）电化学腐蚀 2.金属的防护 教学说明 关于原电池和金属的腐蚀及其防护的内容，教学大纲要求属于 B 层次和 A 层次，但笔者认为在学科知识向综合性、应用性和实践性转化的今天，联系生活实际是非常必要的，因此，本节课的设计注重以下几点：1.基本指导思想 挖掘原电池的原理和组成条件，以及金属的腐蚀和防护的重要意义，使学生认识到化学知识与工农业生产、科学实验、日常生活有密切的联系，以激发学生学习化学的兴趣，更重要的是启发学生运用化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。2.教学目标 在知识方面，引导学生从实验现象中理解原电池的原理及组成条件，充分发挥学生的主体作用，培养学生的自学能力和归纳总结能力。参考练习 1.金属 A 不纯，混有金属 C，发生锈蚀时，A 先腐蚀，将 A 与 B 金属组成原电池时，则 A 为电池的正极，A、B、C 三种金属的活动性顺序为()A.ACB B.ABC C.BAC D.BCA 答案：C 2.电子计算器中所用钮扣式电池为银锌电也，其电极分别为 Ag2O 和 Zn，电解质溶液为KOH 溶液，电极反应为：Zn+2OH2e=Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH。下列叙述正确的是()A.电流由锌经导线流向 Ag2O B.锌是阴极，Ag2O 是阳极 C.锌是负极，Ag2O 是正极 D.工作时，负极区域溶液 pH 减小，正极区溶液 pH 增大 答案：CD 3干电池碳棒和锌筒中间填充了NH4Cl和MnO2的混合物。放电时总反应方程式为Zn +2MnO2+2NH4=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O，干 电 池 中 MnO2的 作 用 是 ()A干电池中的催化剂 B把C氧化成CO2 C把锌氧化成Zn2+D把生成的H2氧化成H2O 答案：D 4埋在地下的输油铸铁管道，在下列各情况下，腐蚀速度最慢的是()A在含铁元素较多的酸性土壤中 B在潮湿疏松透气的土壤中 C在干燥致密不透气的土壤中 D在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中 答案：C 5在钢铁锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是()Fe由+2价变为+3价 O2被还原 产生H2 Fe(OH)3失水形成e2O3 H2O 杂质C被氧化除去 A B C D全部 答案：C