原电池金属的腐蚀与防护

引入

我们知道，物质发生化学反应时必然要有能量的变化，也就是说化学能常常与热能、光能等相互转化。比如在一般化学反应里，常表现出放热或吸热的现象，有的化学反应还伴随有发光，产生电流等等。今天我们主要探讨的是有关化学能是如何转变为电能。

实验

初中我们就已经学习过，活泼金属能与酸反应放出氢气，而不活泼金属就不能与酸反应置换氢气。

（1）把一块锌片和一块铜片平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。

 Zn　　　　Cu

　　　　　　 H2SO4

现象：锌片上有气体放出，铜片上无明显现象。

分析

 Zn + 2H+ === Zn2+ + H2

　 2e

板书

金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

金属单质失电子能力：强　　 弱（还原性）

金属离子得电子能力：弱　　 强（氧化性）

实验

　Zn　　　　Cu

　　　　　　  H2SO4

现象：锌片不断溶解、铜片上有气泡、灵敏电流计指针发生偏转。

结论

两极发生氧化还原反应，产生电流。

明确

（1）　　　 锌比铜活泼

（2）　　　 氢离子在铜片上获得电子

板书

电极名称　锌片（负极）Zn – 2e === Zn2+(氧化反应)

电极材料　铜片（正极）2H+ + 2e === H2(还原反应)

（电极反应式）

总化学方程式：Zn + 2H+ === Zn2+ + H2

板书

第六节 原电池 金属的腐蚀与防护

一． 原电池：

1．　 原电池形成三条件：

（1）　　　  正负电极

（2）　　　  电解质溶液

（3）　　　  电极接触或导线连接

2．　 原理三要点：

（1）　　　  相对活泼金属作负极---- 电子流出-----氧化反应

（2）　　　  相对不活泼金属（或碳）作正极------电子流入------还原反应

（3）　　　  导线中（接触）有电流通过，使化学能转变为电能

3．原电池：把化学能转变为电能的装置

练习

下列能发生原电池反应的是

Cu　　　 Cu　　Zn　　　　  Cu　　　　 Zn　　　　　　　 Cu

　　　　  AgNO3　　　　　  乙醇　　硫酸　　　　　　　　　　 硫酸

实质

电极在电解质溶液中的氧化还原反应

结果

活泼金属被氧化、被腐蚀。

板书

二、金属腐蚀与防护：

1.　　　 金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。

（1）　　　 本质：金属原子失电子而被氧化

M – ne == Mⁿ⁺

　　　　 (2) 分类：

化学腐蚀：金属与其他物质　直接氧化反应　　　　金属被氧化

　　　　　 （不是电解质溶液）（无电流产生）

电化腐蚀：不纯金属或合金　　发生原电池反应　　活泼金属被氧化　

　　　　  电解质溶液　　　 （有电流产生）

板书

　　　 （3）钢铁腐蚀：

　　　　铁：负极 水膜（电解质溶液）　在钢铁表面形成无数微小

原电池

　　　　碳：正极

分类

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜酸性较强（弱酸）

水膜酸性较弱或呈中性

负极反应

Fe –2e === Fe2+

2Fe –4e === 2Fe2+

正极反应

2H+ + 2e === H2

2H2O + O2 + 4e == 4OH-

总反应

Fe + 2H+ == Fe2+ + H2

2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3

　Fe2O3.xH2O

次要

主要

4. 金属的化学腐蚀：

例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。

概念：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

 5．化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）　　　 相同点：金属原子失电子而被氧化的过程，即金属原子转化为阳离子的过程。

（2）　　　 不同点：

　 条件　　金属与氧化剂直接反应　　不纯金属与电解质溶液接触

　 现象　　 无电流　　　　　　　　  有电流

　 本质　　 金属被氧化　　　　　　 活泼金属被氧化

（3）　　　 相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

讨论

原电池中的电荷移动方向：

　　　　　　　  e

　　　　 　　阴离子

　　　　　  阳离子

板书

几种常见新型原电池

1．　铅蓄电池

Pb + PbO2 + 2H2SO4 ==== 2PbSO4 + 2H2O

(-)　 (+)

2. 燃料电池

新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板，负极是通入还原剂的一方，正极是通入氧化剂的一方。

如：氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液：

正极： O2+ 4e + 2H2O === 4OH-

负极： 2H2 –4e + 4OH-=== 4H2O

又如：甲烷燃料电池；电解质溶液为氢氧化钾溶液：

正极：2O2 + 8e + 4H2O === 8OH-

负极： CH4 + 10OH- -8e === CO32- + 7H2O

总反应：CH4 + 2O2 + 2OH- === CO32- + 3H2O

介绍

白口铁

马口铁

板书

金属腐蚀的防护

1．　金属腐蚀的原因：金属本身的组成和结构是锈蚀的根据；外界条件（如：温度、湿度、与金属接触的物质）是促使金属锈蚀的客观因素。

2．　防护：

（1）　　　 改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力。如：不锈钢。

（2）　　　 在金属表面覆盖一层保护层，以断绝金属与外界物质接触，达到耐腐蚀的效果。（油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜）

（3）　　　 电化学保护法：牺牲阳极阴极保护法、外加电流阴极保护法。

作业

教材：1、2、3、4、5

练习册