贵州省遵义市第二中学高中化学 第二章 第二节 化学能与电能学案2 新人教版必修2(1).doc

化学能与电能（学案二）【目标三】金属的电化腐蚀1概念（1）金属腐蚀：是指金属或合金与周围接触到的气体或液体直接发生化学反应而腐蚀损耗的过程。金属腐蚀一般分为和两大类。（2）不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。2化学腐蚀与电化腐蚀的区别与比较化学腐蚀电化腐蚀含义金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程电子得失金属直接将电子转移给有氧化性的物质活泼金属将电子间接转移给氧化性较强的物质电流无电流产生有微弱电流产生腐蚀对象金属单质较活泼金属实例金属与cl2、o2等物质直接反应钢铁在潮湿的空气中被腐蚀关系化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更普遍，危害更严重。3吸氧腐蚀和析氢腐蚀其中吸氧腐蚀是普遍存在的形式：吸氧腐蚀析氢腐蚀发生条件钢铁表面吸附的水膜中溶有o2并呈极弱酸性、中性。反应中o2得电子被还原钢铁表面吸附的水膜中溶有co2等呈现较强酸性。反应时有h2析出。电极反应负极：fe2e=fe2+正极：o2+2h2o+4e=4oh2h+2e=h2总反应fe2+2oh=fe（oh）24fe（oh）2+o2+2h2o=4fe（oh）34金属的防护（1）改变金属的内部结构（如制成合金）。例如把ni、cr等加入普通钢里制成不锈钢。（2）覆盖保护层：涂油脂、油漆、搪瓷、塑料等。电镀耐腐蚀的金属（zn、sn、cr、ni等）。（3）电化学保护法：大多采用牺牲阳极保护法。如在船只的螺旋桨附近的船体上，镶嵌活泼金属锌块。另外，可采用与电源负极相连接的保护方式。如大型水坝的船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。【目标四】常见的几种新电源1锌锰干电池：用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充zncl2、nh4cl和淀粉糊作为电解质溶液。负极：zn2ezn2+正极：2mno22nh4+2emn2o32nh3h2o总反应：zn+2mno22nh4+zn2+mn2o32nh3h2o2铅蓄电池（pbpbo2h2so4）：可充电电池（放电时作原电池）负极：pbso422epbso4正极：pbo24h+so422epbso42h2o总反应：pbpbo24h+2so422pbso42h2o3银锌电池（钮扣式电池）：它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，形似纽扣，盒内正极壳一端填充有氧化银与少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质为氢氧化钾溶液。负极（zn）：zn2oh2eznoh2o正极（ag2o）：ag2oh2o2e2ag2oh总反应为：ag2ozn2agzno4燃料电池：氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液可为酸或碱溶液。（1）电解质为盐酸或硫酸时：负极：2h24e4hph值变小正极：o24h4e2h2oph值变大总反应式：2h2o22h2o溶液被稀释，ph值变大。（2）电解质为koh时：负极：2h24oh4e4h2oph值变小正极：o22h2o4e4ohph值变大总反应式：2h2o22h2o溶液被稀释，ph值变小。【拓展】如把h2改为ch4，用koh作电解质溶液，则：负极：ch410oh8eco327h2o正极：2o24h2o8e8oh总反应式：ch42o22kohk2co33h2o消耗了oh，溶液ph值变小。【阅读材料】电极反应式和原电池总反应式的书写原则：负极：失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子）正极：得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是o2在正极上得电子（吸氧腐蚀），或正极本身得电子）总反应式（电池反应）=正极反应式+负极反应式（3）电极反应：燃料电池的电极反应（主要是负极的电极方程式）是一个难点。我们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质（主要是可燃性气体）与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式是可燃物在氧气中燃烧。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。由于在反应中氧气由0价变为-2价，所以肯定是o2得电子，即o2作氧化剂是正极，即可写出正极的电极反应式：o2+4e+2h2o=4oh-（该反应式为常见的绝大多数燃料电池的正极反应式）。若此时电解质溶液为酸性，则反应过程可以理解为：正极上首先发生：o2+4e=2o2由于在酸性环境中大量存在h+故o2会与h+结合成h20，故正极反应式应为：o2+4e4h+2h2o若电解质为中性或碱性时，则正极反应式就只是。此时负极反应式就可由总电极方程式减去正极的电极方程式得到（注意要将方程式中的氧气抵消掉）。直接法书写电极反应式：（以氢氧燃料电池为例）h2、o2燃料电池中反应实质为：2h2+o2=2h2o电极上h22e=2h+o2+4e=2o2在不同环境中h+、o2会与电解质发生不同的反应，故电极反应也相应不同： 酸性环境中：h+能稳定存在，o2会与h+结合成h2o：负极：2h24e=4h+正极：o2+4h+4e=2h2o碱性环境中：h+不能稳定存在会与oh结合成水，而o2也不能稳定存在会与水结合形成oh：负极：2h24e+4oh=4h20正极：o2+2h2o+4e=4oh中性环境中：h+能稳定存在：o2会与h2o结合成oh：负极：2h24e=4h+正极：o2+2h20+4e=4oh在能传导o2的固体电解质中：由于o2能存在，而h+会与固体电解质中o2结合形成水：负极：2h24e+2o2=2h2o正极：o2+4e=2o2加减法书写电极方程式：由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池。解析：ch3oh+o2co2+h2o但：co2在碱性环境中不存在，会与oh反应生成co32co2+2oh=co32+h2o故将、式进行叠加即为总反应：2ch3oh+3o2+4oh=2co32+6h2o由于正极反应式为