化学电源与金属腐蚀与防护课件.ppt

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1、关于化学电源与金属腐蚀与防护现在学习的是第1页，共25页 解决原电池问题的出发点和基本原则是：解决原电池问题的出发点和基本原则是：书写电极反应式，注意几点：书写电极反应式，注意几点：（1 1）电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应式的一切规则（如）电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应式的一切规则（如“拆拆”、“平平”）；）；（2 2）负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物，与溶液）负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如的酸碱性有关（如+4+4价的价的C C在酸性溶液中以在酸性溶液中以COCO2 2形式存在、在碱性溶液中形式存在、在碱性溶液中以形式以

2、形式COCO3 3-存在）；存在）；（3 3）溶液中不存在）溶液中不存在OO2-2-在酸性溶液中它与在酸性溶液中它与HH+结合成结合成H H2 2OO、在碱性或、在碱性或中性溶液中它与中性溶液中它与HH2 2O O结合成结合成OHOH-。（4 4）两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、）两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。总反应减去正极反应得到负极反应。活泼电极负极（阳极）失电子发生氧化反应不活泼电极正极（阴极）得电子发生还原反应现在学习的是第2页，共25页一、化学电源一、化学电源1、干电池：、干电池：普通干电池，又称锌锰电

3、池。干电池普通干电池，又称锌锰电池。干电池的外壳是锌筒，作负极。中间的一根石墨的外壳是锌筒，作负极。中间的一根石墨棒是正极，在石墨棒和锌筒之间，充满了棒是正极，在石墨棒和锌筒之间，充满了二氧化锰、炭黑、浸湿的氯化铵及其他糊二氧化锰、炭黑、浸湿的氯化铵及其他糊状填充物。干电池在使用时，两极通过金状填充物。干电池在使用时，两极通过金属导线连接起来形成了外电路，电子从锌属导线连接起来形成了外电路，电子从锌筒负极流出，经外电路而流入石墨棒正极。筒负极流出，经外电路而流入石墨棒正极。现在学习的是第3页，共25页2、铅蓄电池：、铅蓄电池：在铅蓄电池里，装有铅锑合在铅蓄电池里，装有铅锑合金制成的栅状极板。正

4、极的极板金制成的栅状极板。正极的极板上有二氧化铅，负极的极板上是上有二氧化铅，负极的极板上是海绵状的铅。两种极板都浸泡在海绵状的铅。两种极板都浸泡在硫酸溶液中。硫酸溶液中。负极：负极：PbSO422ePbSO4正极：正极：PbO24H+SO422ePbSO42H2O总反应式：总反应式：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O充电充电放电放电现在学习的是第4页，共25页根据原电池的工作原理分析，负极失去电子发生氧化反应，可知：根据原电池的工作原理分析，负极失去电子发生氧化反应，可知：Pb 2ePb 2e-PbPb2+2+,生成的生成的PbPb2+2+进入电解质溶液中，进入电解质溶液中，Pb

5、Pb2+2+与溶液中的与溶液中的SOSO4 42-2-不能共存，要继续反应生成不能共存，要继续反应生成PbSOPbSO4 4，即：，即：PbPb2+2+SO+SO4 42-2-PbSOPbSO4 4 ，因，因此在原电池的负极反应式为此在原电池的负极反应式为+即：即：Pb 2ePb 2e-+SO+SO4 42-2-PbSOPbSO4 4；正极是正极是得电子发生还原反应的一极，则有得电子发生还原反应的一极，则有;PbO;PbO2 2+2e+2e-PbPb2+2+2O+2O2-2-,Pb,Pb2+2+和和O O2-2-进入溶液中，由于电解质溶液是进入溶液中，由于电解质溶液是H H2 2SOSO4 4

6、溶液，溶液，O O2-2-在酸性环境中，不能单独存在酸性环境中，不能单独存在，可供在，可供OO2-2-结合的微粒由结合的微粒由HH+和和H H2 2O O，OO2-2-在酸性环境中优先结合在酸性环境中优先结合H H+生成生成HH2 2OO，这样在正极发生的反应有：，这样在正极发生的反应有：4H4H+2O+2O2-2-2H2H2 2O O；PbPb2+2+SO+SO4 42-2-PbSOPbSO4 4根据以上分析可知正极反应式为根据以上分析可知正极反应式为+即：即：PbOPbO2 2+2e+2e-+SOSO4 42-2-+4H+4H+PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2OO。（注意：在电极反

7、应式中应遵循电荷守（注意：在电极反应式中应遵循电荷守恒和质量守恒；在负极反应式与正极反应式相加求总反应时要注意得失恒和质量守恒；在负极反应式与正极反应式相加求总反应时要注意得失电子数要相等。）电子数要相等。）现在学习的是第5页，共25页我国首先研制出以铝我国首先研制出以铝空气空气海水电池为能源的新型航标灯，只要海水电池为能源的新型航标灯，只要把灯放入海水中数分钟就会发出耀眼的光线，其能量比普通干电池把灯放入海水中数分钟就会发出耀眼的光线，其能量比普通干电池高高20502050倍。试推测此电池的基本结构：负极材料是倍。试推测此电池的基本结构：负极材料是 ，铁能否做正极材料？负极反应铁能否做正极材

8、料？负极反应 正极反应正极反应 总反应总反应 。3.海水电池海水电池 现在学习的是第6页，共25页 AgZnAgZn高能电池：由高能电池：由AgAg2 2OO、ZnZn及及KOHKOH溶液组成。总反应为：溶液组成。总反应为：Zn+AgZn+Ag2 2O+HO+H2 2O O ZnZn（OHOH）2 2+2Ag+2Ag根据原电池原理可知：根据原电池原理可知：ZnZn做负，做负，AgAg2 2OO做正极，电解质溶液为做正极，电解质溶液为KOHKOH溶液。负极极失去电子发生氧化反应，则负极反应为：溶液。负极极失去电子发生氧化反应，则负极反应为：Zn Zn 2e2e-ZnZn2+2+,Zn,Zn2+2

9、+进入溶液后又与溶液中的进入溶液后又与溶液中的OHOH-反应反应ZnZn2+2+2OH+2OH-ZnZn（OHOH）2 2。所以负极反应为：所以负极反应为：Zn 2eZn 2e-+2OH+2OH-Zn(OH)Zn(OH)2 2;正极为正极为AgAg2 2O O得到电子发生还原反应，即得到电子发生还原反应，即AgAg2 2O+2eO+2e-2Ag+O2Ag+O2-2-O O2-2-在中性或碱性环境中也不能单独存在，只能结合在中性或碱性环境中也不能单独存在，只能结合HH2 2OO生成生成OHOH-，故在中性或碱性条件下，故在中性或碱性条件下OO2-2-+H+H2 2O O 2OH2OH-，所以，所

10、以正极反应式为：正极反应式为：AgAg2 2O+2eO+2e-+H+H2 2O O 2Ag+2OH2Ag+2OH-。4.钮扣电池钮扣电池现在学习的是第7页，共25页银锌电池（钮扣式电池）的正极是由氧化银和少量石墨组银锌电池（钮扣式电池）的正极是由氧化银和少量石墨组成的活性材料，负极是锌汞合金，电解质为氢氧化钾溶液，电极成的活性材料，负极是锌汞合金，电解质为氢氧化钾溶液，电极反应为反应为 Zn2OH2eZnOH2O、Ag2OH2O2e2Ag2OH ；总反应为：总反应为：Ag2OZn2AgZnO，下列判断正确的是（，下列判断正确的是（）A、锌为正极，、锌为正极，Ag2O为负极为负极B、锌为负极，、

11、锌为负极，Ag2O为正极为正极C、原电池工作时，负极区、原电池工作时，负极区PH减小减小D、原电池工作时，负极区、原电池工作时，负极区PH增大增大B、C现在学习的是第8页，共25页5.燃料电池：燃料电池：燃料电池能将燃料跟氧气起化学反应时所燃料电池能将燃料跟氧气起化学反应时所产生的化学能转变为电能。正极和负极都用多产生的化学能转变为电能。正极和负极都用多孔碳或多孔镍、铁等制成。从负极连续通入煤孔碳或多孔镍、铁等制成。从负极连续通入煤气、水煤气、氢气、甲烷等可燃性气体物质；气、水煤气、氢气、甲烷等可燃性气体物质；从正极连续通入空气或氧气。用碱（如从正极连续通入空气或氧气。用碱（如KOH）的水溶液

12、或熔融的碳酸盐、金属氧化物（如的水溶液或熔融的碳酸盐、金属氧化物（如K2CO3、MgO等）做电解液。等）做电解液。化学反应的最化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。终产物和燃烧时的产物相同。燃料电池的能燃料电池的能量利用率高于燃料直接燃烧，可达量利用率高于燃料直接燃烧，可达70%以上。以上。现在学习的是第9页，共25页H2 O2电池是常用的一种燃料电池，构造如图所电池是常用的一种燃料电池，构造如图所示：示：H2和和O2分别从电池的负极和正极通入，穿过浸分别从电池的负极和正极通入，穿过浸入入2040的的KOH溶液的多孔碳电极，电极反应溶液的多孔碳电极，电极反应是：是：2H2+4OH4e=4H2O

13、总反应式：总反应式：负极：负极：正极：正极：O2+2H2O+4e=4OH2H2+O2=2H2O现在学习的是第10页，共25页说明说明在书写电极反应时在书写电极反应时,不仅要考虑氧化剂和还原不仅要考虑氧化剂和还原剂，还要注意剂，还要注意电解质溶液对产物存在形式的影响电解质溶液对产物存在形式的影响。碱。碱性介质的电极反应中不能出现性介质的电极反应中不能出现H+，酸性介质的电极，酸性介质的电极反应中不能出现反应中不能出现OH。如氢氧燃料电池中，若用碱。如氢氧燃料电池中，若用碱溶液作电解质溶液，电极反应为：溶液作电解质溶液，电极反应为：若用硫酸溶液作电解质溶液，则电极反应为：若用硫酸溶液作电解质溶液，

14、则电极反应为：正极：正极：O22H2O4e4OH负极：负极：2H24OH4e4H2O正极：正极：O24H4e2H2O负极：负极：2H24e4H现在学习的是第11页，共25页用铂丝作电极，插入用铂丝作电极，插入KOH溶液中，向两极分别通溶液中，向两极分别通入入CH4和和O2，构成燃料电池。，构成燃料电池。正极：正极：负极：负极：CH4+10OH8e=CO32+7H2O总反应式：总反应式：CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O2O2 4H2O8e8OH溶液的溶液的pH减小减小现在学习的是第12页，共25页练习练习3：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重

15、视。可用而受到重视。可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混合的熔融盐混合物作电解质，物作电解质，CO为阴极燃气，空气与为阴极燃气，空气与CO2的混合气的混合气体为阳极助燃气，制得在体为阳极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，下工作的燃料电池，完成有关的电极反应式：完成有关的电极反应式：阴极反应式：阴极反应式：2CO2CO324e4CO2阳极反应式为阳极反应式为 .总电池反应式：总电池反应式：。O22CO24e2CO322COO22CO2现在学习的是第13页，共25页原电池电极方程式书写关键原电池电极方程式书写关键1、明确原电池两极的反应物、产物及化合价、明确原电池两极的反应物、产物及化合

16、价的变化。的变化。2、判断是否存在特定的条件（如介质中的、判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒微粒H+、OH-参与反应）。参与反应）。3、反应式要满足质量、得失电子及电荷守、反应式要满足质量、得失电子及电荷守恒。恒。现在学习的是第14页，共25页例例1、银锌蓄电池是一种高能电池，它的两极材料银锌蓄电池是一种高能电池，它的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，放溶液，放电时它的正、负两极的电极反应式如下：电时它的正、负两极的电极反应式如下：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH下列判断正确的是下列判断正确的是 A锌为

17、负极，氧化银为正极；锌为负极，氧化银为正极；B锌为正极，氧化银为负极；锌为正极，氧化银为负极；C原电池工作时，负极区溶液原电池工作时，负极区溶液pH增大；增大；D原电池反应的化学方程式为：原电池反应的化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2AgAD原电池总方程式实际就是两个电极反原电池总方程式实际就是两个电极反应式的加和，同样两个电极反应式的书写应式的加和，同样两个电极反应式的书写就是将总方程式拆开。就是将总方程式拆开。现在学习的是第15页，共25页例例2、用石墨做电极电解用石墨做电极电解3mol/LKCl和和0.5mol/LAl2(SO4)3混合液时，下图中表示电解混合液时，

18、下图中表示电解变化的曲线合理的是变化的曲线合理的是电解池总方程式反映的是电解前后电解池总方程式反映的是电解前后电解质溶液的变化，而两个电极反应式电解质溶液的变化，而两个电极反应式反映的是电解的实质（或原理），故二反映的是电解的实质（或原理），故二者往往不一样。者往往不一样。现在学习的是第16页，共25页二、金属的腐蚀与防护二、金属的腐蚀与防护金属的金属的 腐蚀腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：金属原子失去电子被氧化为阳离子的金属原子失去电子被氧化为阳离子的过程。过程。现在学习的是第17页，共25页电化学腐蚀与化学腐蚀的区别与

19、联系电化学腐蚀与化学腐蚀的区别与联系电化学腐蚀电化学腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 条件条件 不纯金属或合金与不纯金属或合金与电解质溶液接触电解质溶液接触 金属与氧化剂直金属与氧化剂直接接触接接触 现象现象 有微弱电流产生有微弱电流产生 无电流产生无电流产生 本质本质 较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化的过程的过程 金属被氧化的过金属被氧化的过程程 相互相互关系关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更严重但电化学腐蚀更普遍，危害更严重 现在学习的是第18页，共25页 钢铁在潮湿空气中的腐蚀就属于最突出的电化学钢铁在潮湿空气中的腐蚀就属于最突出的

20、电化学腐蚀。腐蚀。(1)吸附水分，形成水膜。吸附水分，形成水膜。(2)吸收吸收CO2、O2等，形成等，形成电解质稀溶液。电解质稀溶液。(3)溶液与钢铁表面的铁和碳溶液与钢铁表面的铁和碳构成无数个微小的原电池。构成无数个微小的原电池。腐蚀的过程腐蚀的过程现在学习的是第19页，共25页钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图2H+2eH2 2Fe4e2Fe2+Fe2eFe2+2H2OO24e4OHFe2H+Fe2+H2 2FeO22H2O2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3 Fe(OH)3Fe2O3nH2O(铁锈铁锈)负极：负极：正极

21、：正极：总反应式：总反应式：现在学习的是第20页，共25页金属防护的方法金属防护的方法1、改变金属的内部组成结构、改变金属的内部组成结构制成不锈制成不锈钢。钢。2、防止金属与外界接触（在金属表面覆、防止金属与外界接触（在金属表面覆盖保护层）盖保护层）喷、涂、镀喷、涂、镀。3、电化学保护法、电化学保护法（牺牲负极的正极保护法）（牺牲负极的正极保护法）现在学习的是第21页，共25页练习练习1：下列装置中的纯锌棒都浸在相同下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度由快到慢浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度由快到慢的顺序是（的顺序是（）A B C D 金属腐蚀快慢的判断规律金属腐蚀快慢的判断规

22、律在同一电解质溶液中，电解原理引起在同一电解质溶液中，电解原理引起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐蚀的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。化学腐蚀有防护措施的腐蚀。现在学习的是第22页，共25页三、原电池可加快反应速率：三、原电池可加快反应速率：练习：练习：Zn与与100mL1mol/L盐酸反应的实验中，若盐酸反应的实验中，若设想向溶液中加入少量的醋酸钠，溴化铜，设想向溶液中加入少量的醋酸钠，溴化铜，醋酸铜醋酸铜(均为可溶性均为可溶性)，并测定生成，并测定生成H2的速率的速率(mL/min)，预计三种方案的速率大小是，预计三种方案的速率大小是 A B C D 现在学习的是第23页，共25页 课堂小结课堂小结 1.1.了解常见的化学电源。了解常见的化学电源。2.2.掌握原电池电极反应式的书写。掌握原电池电极反应式的书写。3.3.了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。法。现在学习的是第24页，共25页感谢大家观看感谢大家观看9/5/2022现在学习的是第25页，共25页