《化学能转化为电能——电池第三课时》导学案3 (2)

化学能转化为电能化学能转化为电能 电池第三课时电池第三课时 导学案导学案 学习目标学习目标 1 认识金属腐蚀的危害 并能解释金属发生电化学腐蚀的原因 能正确书写析氢腐蚀 和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式 2 熟知金属腐蚀的防护方法 知识回顾知识回顾 1 下列四种电化学装置图 1 装置名称 A电镀池 B电解池 C原电池 D原电池 2 装置A中Fe是阴极 Zn是阳极 装置D中Fe是负极 C是正极 3 各电极反应式 装置氧化反应还原反应 AZn 2e Zn2 Zn2 2e Zn BFe 2e Fe2 2H 2e H2 CFe 2e Fe2 2H 2e H2 DFe 2e Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 4 装置B C相比较 其反应速率的大小关系是B C 2 1 铁与氯气反应的化学方程式是2Fe 3Cl22FeCl3 纯锌片与盐酸反应 点燃 的离子方程式是Zn 2H Zn2 H2 上述两反应过程不是原电池反应 2 铁制品在潮湿的环境中比在干燥的环境中易生锈 其原因是铁制品中含有杂质碳 在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池 加快了铁被氧化的反应速率 学习探究学习探究 一 金属的腐蚀 1 金属腐蚀 1 概念 金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏的现象 2 根据与金属接触的物质不同 金属腐蚀可分为两类 化学腐蚀 金属跟接触到的干燥气体 如O2 Cl2 SO2等 或非电解质液体 如石油 等 直接发生化学反应而引起的腐蚀 腐蚀的速率随温度升高而加快 电化学腐蚀 不纯的金属或合金跟电解质溶液接触时 会发生原电池反应 比较活 泼的金属失去电子而被氧化 3 用铝制饭盒盛放醋酸 一段时间后 饭盒被腐蚀 该种腐蚀属于化学腐蚀 反应的 化学方程式为2Al 6CH3COOH 2 CH3COO 3Al 3H2 若用铝饭盒盛放食盐 含水时 一 段时间后 饭盒被腐蚀 这种腐蚀属于电化学腐蚀 反应原理是 写电极反应式和总反应式 负极 Al 3e Al3 正极 O2 2H2O 4e 4OH 总反应式 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 2 钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同 钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀 铜板上铁铆钉处的电化学腐蚀如下图所示 铁钉的析氢腐蚀示意图 铁钉的吸氧腐蚀示意图 1 铁钉的析氢腐蚀 当铁钉表面的电解质溶液酸性较强时 腐蚀过程中有H2放出 Fe 是负极 C是正极 发生的电极反应式及总反应式为 负极 Fe 2e Fe2 正极 2H 2e H2 总反应 Fe 2H Fe2 H2 2 铁钉的吸氧腐蚀 当铁钉表面的电解质溶液呈中性或呈弱酸性并溶有O2时 将会发 生吸氧腐蚀 电极反应式及总反应式为 负极 2Fe 4e 2Fe2 正极 2H2O O2 4e 4OH 总反应 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 最终生成Fe2O3 xH2O 是铁锈的主要成分 归纳总结 1 影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面 就金属本性来说 金属越活泼 越容易失去电子而被腐蚀 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 2 钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 因钢铁表面水膜酸碱性不同 钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀 二者正极反应式不同 但负极反应式相同 都是铁失电子被氧化 例1 下列有关金属腐蚀的说法中正确的是 A 金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程 B 电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程 C 钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀 负极吸收氧气 产物最终转化为铁锈 D 金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同 但电化学腐蚀伴有电流产生 答案 D 解析 金属腐蚀的本质 主要是金属原子失电子被氧化 腐蚀的内因是金属的化学 性质比较活泼 外因是金属与空气 水和其他腐蚀性的物质接触 腐蚀主要包括化学腐蚀 和电化学腐蚀 所以A错误 电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程 不需要 外加电流 所以B错误 钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀 正极吸收氧气 而不是负极吸收 氧气 所以C错误 只有选项D正确 例2 如图所示 试管中放一铁钉 溶液为氯化钠溶液 数天后观察到的现象有 说明铁钉发生了 腐蚀 其中正极的电极反应式为 溶液中发生反应的化学方程式为 答案 U形管的a端比b端液面高 试管内有红褐色物质生成 电化学吸氧 2H2O O2 4e 4OH 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 解析 此题考查了铁的吸氧腐蚀 铁钉腐蚀时吸收试管中的O2 使压强减小 左边 液面上升 腐蚀时负极 2Fe 4e 2Fe2 正极 O2 4e 2H2O 4OH 二 金属的防护方法 1 金属的防护就是防止金属的腐蚀 要解决的主要问题是使金属不被氧化 从金属腐 蚀的反应实质 影响因素等方面分析 确定金属防护的方法原理 1 改变金属的内部结构 使金属性质改变 增强其本身的抗腐蚀能力 成为耐腐蚀金 属 2 使金属与化学物质相互隔离 在金属表面覆盖油漆 镀层金属 氧化膜等保护层 2 1 物理保护法 在钢铁表面涂矿物性油脂 油漆或覆盖搪瓷 塑料等物质 用电镀的方法 在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属 如锌 锡 铬 镍等 工业上常借一些溶液的氧化作用 在机器零件 精密仪器 枪炮等钢铁制件的表面 上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜 把铬 镍等加入普通钢里制成不锈钢 就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力 2 化学保护法 为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率 可以采用图甲所示的方案 其中焊接在铁 闸门上的固体材料R可以采用C A 铜B 钠C 锌D 石墨 图乙所示的方案也可以减慢铁闸门的腐蚀速率 其中铁闸门应该连接在直流电源的 负极 归纳总结 金属的电化学防护方法 类型方法原理实例 牺牲阳极保护法 在被保护的设备上装 上比它更活泼的金属 被保护的金属作原电 池的正极 船舶的外壳上装锌块 外加电流阴极保护法 将被保护的设备与惰 性电极置于电解质溶 液里 接上外加直流 电源 被保护的金属作电解 池的阴极 保护海水中的钢闸门 例3 下列关于金属的防护方法的说法不正确的是 A 我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷 搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B 给铁件通入直流电 把铁件与电池负极相连接 C 轮船在船壳水线以下常装有一些锌块 这是利用了牺牲阳极保护法 D 钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青 答案 A 解析 A项中搪瓷层破损后金属铁直接暴露在空气中 搪瓷层已不能再对破损部位 形成有效的保护 B项中利用的是外加电流阴极保护法 从而保护铁不被腐蚀 C项是牺牲 阳极保护法 D项是用沥青作涂层的涂层保护法 课堂练习课堂练习 1 下列叙述中不正确的是 A 金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 B 钢铁在干燥空气中不易被腐蚀 C 用铝质铆钉铆接铁板 铁板不易被腐蚀 D 原电池中电子由正极流入负极 2 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 A 图a中 插入海水中的铁棒 越靠近底端腐蚀越严重 B 图b中 开关由M改置于N时 Cu Zn合金的腐蚀速率减小 C 图c中 接通开关时Zn腐蚀速率增大 Zn上放出气体的速率也增大 D 图d中 Zn MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 3 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Fe 3e Fe3 4 下列叙述错误的是 A 生铁中含有碳 抗腐蚀能力比纯铁弱 B 用锡焊接的铁质器件 焊接处易生锈 C 在铁制品上镀铜时 镀件为阳极 铜盐为电镀液 D 铁管上镶嵌锌块 铁管不易被腐蚀 5 铜制品在经常下酸雨的地区发生电化学腐蚀严重 写出此电化学腐蚀的电极反应式 正极 负极 参考答案 1 D 2 B 解析 A项 插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触 易发生吸氧腐蚀 B项 开关由M改置于N时 Zn作负极 Cu Zn合金作正极 合金受到保护 C项 接通开关形 成原电池 Zn作负极 Zn的腐蚀速率增大 但气体是在Pt电极上生成 D项 Zn MnO2