2020高考总复习课件_化学（鲁科版）_化学反应与能量变化_原电池金属的腐蚀与防护

1、第3讲原电池金属的腐蚀与防护,【2020备考】 最新考纲：1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。4.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识原电池的本质是氧化还原反应，能从多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转化。2.科学精神与社会责任：通过原电池装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践。,考点一原电池的工作原理及其应用 （频数：难度：）,电化学是化学能与热能知识的延伸，是氧化还原反应知识的应用，,是高

2、考热点，对于本考点的主要考查知识点有：（1）电池的正负极的判断；（2）原电池的原理应用；（3）电极方程式的书写，特别是电极方程式的书写是高考重点，应给予关注。,1.原电池的工作原理,（3）工作原理,Zn2e=Zn2,锌片,铜片,Cu22e=Cu,锌,铜,（4）原电池中移动方向及闭合回路形成原理图示,失,负,正,得,1.原电池仍然体现的是反应过程中的能量守恒，是化学能与热能的知识延伸，是化学能与电能的转化。 2.原电池反应必须是氧化还原反应，但自行发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。,2.原电池原理的应用,负极,正极

3、,1.在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀H2SO4足量时，产生H2的物质的量要减少。 2.把一个氧化还原反应拆写成两个电极反应时，首先要写成离子反应，要注意通过电荷守恒与原子守恒把H、OH、H2O分解到两个电极反应中。,速查速测,1.（易混点排查）正确的打“”，错误的打“”,（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（ ） （2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（ ） （3）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应（ ） （4）在锌铜原电池中，

4、因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生（ ） （5）两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极（ ）,2.（教材改编题）下列装置不能形成原电池的是（）,解析A、B、D项都具有活泼性不同的电极；电解质溶液；闭合回路；自发进行的氧化还原反应，均能构成原电池；C项中酒精为非电解质，不能构成原电池。 答案C,3.（动手能力培养）某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极，写出电极反应式。,答案如图所示,A组基础知识巩固,1.（2019聊城三中月考）课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、

5、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是（）,A.原电池是将化学能转化成电能的装置 B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C.图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会通过电流 D.图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 解析D项，电极a为负极，电子由负极（锌片）流出。 答案D,2.（2018合肥质检）用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是（）,A.装置甲中的b金属是原电池的负极 B.装置乙中的c金属是原电池的阳极 C.装置丙中的d金属是原电池的正极 D.四种金属的活泼性顺序：dabc 解析甲中a溶解说明a是

6、负极，活泼性ab，A错误；原电池一般用正极或负极命名电极，B错误，由乙中现象知活泼性bc；丙中d是负极，活泼性da，C错误；综上可知D正确。 答案D,3.（2019潍坊上学期统考，12）根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是（）,A.a电极为原电池的正极 B.外电路电流方向是ab C.b电极的电极反应式为：O22e2H=H2O2 D.a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H为2 mol,解析根据图示可知，a电极上H2O转化为H和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即ba，B项错误；根据图示可知

7、，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O22e2H=H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H为4 mol，D项错误。 答案C,【方法技巧】,判断原电池正、负极的5种方法,B组考试能力过关,4.（2017上海化学）对原电池的电极名称，下列叙述中错误的是（）,A.电子流入的一极为正极 B.比较不活泼的一极为正极 C.电子流出的一极为负极 D.发生氧化反应的一极为正极 解析在原电池中正极为电子流入、性质不活泼、发生还原反应的一极，负极为电子流出、性质较活泼、发生氧化反应的一极，故D错误。 答案D,5.（天津理综）锌铜原电池装置如图所示，

8、其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（）,答案C,6.（新课标全国）银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是（）,A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极，Ag2S被还原生成单质银 C.该过程中总反应为2Al3Ag2S=6AgAl2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl,解析本题要注意运用“电化学原理”这个关键词，由题干信息中Ag、Al、食盐溶液构成原电池的条件，Ag2S 是氧化剂，作正极，发生还原反应，B

9、项正确。C项忽视了Al2S3在水溶液中发生完全的双水解反应，正确的方程式应为2Al3Ag2S6H2O= 6Ag2Al（OH）33H2S。D项中黑色褪去的原因是Ag2S被还原成了Ag。 答案B,考点二化学电源 （频数：难度：）,化学电源知识是电化学中的难点，是我们高考热点题型新型化,学电源的知识源头，特别是燃料电池与充电电池更是重中之重，要熟练掌握介质对半反应的影响及充电电池四个电极的关系。,1.一次电池,（1）碱性锌锰干电池（图一）,Zn2OH2e=Zn（OH）2,（2）锌银电池（图二）,Zn2OH2e=Zn（OH）2,2.二次电池,2e=PbSO4(s),2e=PbSO4(s)2H2O(l)

10、,可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极的连接应符合： 电池的负极与外加电源的负极相连作电解池的阴极；电池的正极与外加电源的正极相连作电解池的阳极。如下图（板书）,3.燃料电池,氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种：,2H24OH4e=4H2O,O22H2O4e=4OH,速查速测,1.（教材基础知识填空）（1）氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH。,（2）氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH

11、。 答案（1）减小减小（2）减小增大,放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极 充电时，阴极上的电极反应式是Fe（OH）22e=Fe2OH 充电时，Ni（OH）2为阳极 蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中 A. B. C. D. 答案D,3.（思维探究题）微型燃料电池是采用甲醇（质子交换膜）取代氢作燃料设计而成的，性能良好，有望取代传统电池，说出此微型燃料电池的优点，并写出电池的负极反应。_ _,答案优点：电池设计简单； 和传统充电电池比电池的能量密度高。 负极反应：CH3OH6eH2O=CO26H,A组基础知识巩固,1.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（）,A.上述电池分别属于

12、一次电池、二次电池和燃料电池 B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D.铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g 解析干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故A正确；在干电池中，Zn作负极，被氧化，故B正确；氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，故C正确；铅蓄电池工作过程中，硫酸铅是在负极上析出，该极质量应该增加而非减小，故D错误。 答案D,2.（2019烟台模拟）铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2

13、SO4=2PbSO42H2O，研读下图，下列判断正确的是（）,答案B,3.（传统锌锰干电池的改进）（2018北京大联盟联考）由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰石墨为两极，其电池反应为Al3MnO23H2O=3MnO（OH）Al（OH）3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是（）,解析由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al（OH）3，A、B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。 答案C,【归纳反思】,书写电极反应式时的三个原则 1.共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同

14、，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH参加反应。 2.得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加H2O（电解质为酸性时）或OH（电解质为碱性或中性时）；失氧时，在反应物中加H2O（电解质为碱性或中性时）或H（电解质为酸性时）。 3.中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。,B组考试能力过关,4.（2015课标全国，11）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（）,A.正极反应中有CO2生成

15、 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O,解析由题意可知，微生物电池的原理是在微生物的作用下，O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B项正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H通过，则正极反应为：O24e4H=2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。 答案A,答案D,6.（2015全国卷，26节选）酸性锌锰干电池是一种

16、一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。,该电池的正极反应式为_， 电池反应的离子方程式为_。 维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌g。（已知F 96 500 Cmol1）,答案MnO2He=MnOOH2MnO2Zn2H=2MnOOHZn20.05,考点三金属的腐蚀与防护 （频数：难度：）,金属的腐蚀与防护，是电化学的重要组成部分，虽然考查力度没,有新型电源和电解应用频率高，但作为考点知识轮换，在近几年的考题中时有出现，复习时应特别关注两种电化学防腐（牺牲阳极的阴极保护法外、外加电

17、流的阴极保护法）。,1.金属腐蚀的本质,2.金属腐蚀的类型,（1）化学腐蚀与电化学腐蚀,电化学,（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析：,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,O22H2O4e=4OH,吸氧腐蚀,1.电解质所处环境决定金属的腐蚀方式：若电解质酸性较强，如NH4Cl、H2SO4等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池。 2.两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H2，气体压强变大，pH增大；吸氧腐蚀正极吸收O2，气体压强变小，pH增大。,3.金属的防护,我们通常把原电池的两极叫做正极和负极，电

18、解池的两极叫做阳极和阴极，但实际上，我们把失电子发生氧化反应的电极都统称为阳极，即原电池的负极也称为阳极，这种叫法在教材上也有所体现。,LK选修4P21铜锌原电池装置（2）示意图,RJ选修4P86牺牲阳极的阴极保护法示意图,速查速测,1.（易混点排查）正确的打“”，错误的打“”,（1）Al、Fe、Cu在潮湿空气中腐蚀均生成氧化物（ ） （2）钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe3e=Fe3（ ） （3）在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀（ ） （4）所有金属纯度越大，越不易被腐蚀（ ） （5）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿（ ） （6）生铁比纯铁容易生锈（ ）,2

19、.（教材改编题）如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（）,A. B. C. D.,解析是铁发生化学腐蚀。均为构成原电池，由金属的活动性可知，中铁作正极，受到保护；、中铁作负极受到腐蚀，由于Fe和Cu的金属活泼性相差较Fe和Sn的大，故FeCu原电池中Fe被腐蚀更快。为电解池，中铁作阳极，加快了Fe的腐蚀，中铁作阴极受到保护。根据以上分析可知，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为。 答案C,3.（思维探究题）写出钢铁、铜制品在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈、铜绿的原理。,（1）铁锈的形成 负极：_ _ 正极：_ _,（2）铜锈的形成 负极：_ _ 正极：_ _。,解析（1）铁锈

20、的形成 负极：2Fe4e=2Fe2 正极：O24e2H2O=4OH 2FeO22H2O=2Fe（OH）2 4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3 2Fe（OH）3=Fe2O3xH2O（铁锈）（3x）H2O,（2）铜锈的形成 负极：2Cu4e=2Cu2 正极：O22H2O4e=4OH 2Cu2H2OO2=2Cu（OH）2 2Cu（OH）2CO2=Cu2（OH）2CO3（铜绿）H2O,答案见解析,A组基础知识巩固,1.（2018郑州高三模拟）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表：,下列说法错误的是（） A.当pH6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C.当pH14时，正极反应为O24H4e=2

21、H2O D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 解析C项正极反应为O24e2H2O=4OH。 答案C,2.钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是（）,A.a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应 B.a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有Zn C.a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门 D.a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极的阴极保护法,解析a、b以导线连接，即为牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，A项正确；a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极都是发生氧化反应，Zn比较活泼，要失去电子

22、，B项正确；通电后，被保护的钢铁闸门作阴极，辅助电极作阳极，因此通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门，C项正确；由于有外加电源，故此方法为外加电流的阴极保护法，D项错误。 答案D,3.（2018河南罗山模拟）某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是（）,A.一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色 B.一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生 C.Cu棒为正极，电极反应式：Cu2e=Cu2 D.C棒为正极，电极反应式：2H2e=H2,解析由于铜的金属活动性比氢弱，在电解质溶液中发生吸氧腐蚀，负极： Cu2e=Cu2，正极：O24e2H2O=4OH，溶液中，Cu22OH= Cu（OH）2，所以B选项正确。 答案B,【规律总结】 电化学腐蚀规律,1.对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中；活动性不同的两金属，活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 2.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 3.从防腐措施方面分析，腐蚀的由慢到快的顺序为：外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。 4.不同类型腐蚀快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。,B组考试能力过关,4.（2017课标全国，11）支撑海港