1、第3講原電池金屬的腐蝕與防護(hù),【2020備考】 最新考綱：1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用。2.能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。3.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。4.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。 核心素養(yǎng)：1.變化觀念與平衡思想：認(rèn)識原電池的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，能從多角度、動態(tài)地分析原電池中物質(zhì)的變化及能量的轉(zhuǎn)化。2.科學(xué)精神與社會責(zé)任：通過原電池裝置的應(yīng)用，能對與化學(xué)有關(guān)的熱點(diǎn)問題作出正確的價(jià)值判斷，能參與有關(guān)化學(xué)問題的社會實(shí)踐。,考點(diǎn)一原電池的工作原理及其應(yīng)用 （頻數(shù)：難度：）,電化學(xué)是化學(xué)能與熱能知識的延伸，是氧化還原反應(yīng)知識的應(yīng)用，,是高

2、考熱點(diǎn)，對于本考點(diǎn)的主要考查知識點(diǎn)有：（1）電池的正負(fù)極的判斷；（2）原電池的原理應(yīng)用；（3）電極方程式的書寫，特別是電極方程式的書寫是高考重點(diǎn)，應(yīng)給予關(guān)注。,1.原電池的工作原理,（3）工作原理,Zn2e=Zn2,鋅片,銅片,Cu22e=Cu,鋅,銅,（4）原電池中移動方向及閉合回路形成原理圖示,失,負(fù),正,得,1.原電池仍然體現(xiàn)的是反應(yīng)過程中的能量守恒，是化學(xué)能與熱能的知識延伸，是化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化。 2.原電池反應(yīng)必須是氧化還原反應(yīng)，但自行發(fā)生的氧化還原反應(yīng)并不一定是電極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，也可能是電極與溶解的氧氣等發(fā)生反應(yīng)，如將鐵與石墨相連插入食鹽水中。,2.原電池原理的應(yīng)用,負(fù)極,正極

3、,1.在理解形成原電池可加快反應(yīng)速率時(shí)，要注意對產(chǎn)物量的理解，Zn與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，鋅足量時(shí)，不影響產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量，但稀H2SO4足量時(shí)，產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量要減少。 2.把一個(gè)氧化還原反應(yīng)拆寫成兩個(gè)電極反應(yīng)時(shí)，首先要寫成離子反應(yīng)，要注意通過電荷守恒與原子守恒把H、OH、H2O分解到兩個(gè)電極反應(yīng)中。,速查速測,1.（易混點(diǎn)排查）正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”,（1）在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極（ ） （2）在原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)（ ） （3）在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)（ ） （4）在鋅銅原電池中，

4、因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生（ ） （5）兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極（ ）,2.（教材改編題）下列裝置不能形成原電池的是（）,解析A、B、D項(xiàng)都具有活潑性不同的電極；電解質(zhì)溶液；閉合回路；自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，均能構(gòu)成原電池；C項(xiàng)中酒精為非電解質(zhì)，不能構(gòu)成原電池。 答案C,3.（動手能力培養(yǎng)）某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組欲以鎂條、鋁片為電極，以稀NaOH溶液為電解質(zhì)溶液設(shè)計(jì)原電池。給你一只電流表，請你畫出該原電池的示意圖，并標(biāo)出正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式。,答案如圖所示,A組基礎(chǔ)知識鞏固,1.（2019聊城三中月考）課堂學(xué)習(xí)中，同學(xué)們利用鋁條、鋅片、

5、銅片、導(dǎo)線、電流計(jì)、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結(jié)論錯(cuò)誤的是（）,A.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置 B.原電池由電極、電解質(zhì)溶液和導(dǎo)線等組成 C.圖中電極a為鋁條、電極b為鋅片時(shí)，導(dǎo)線中會通過電流 D.圖中電極a為鋅片、電極b為銅片時(shí)，電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片 解析D項(xiàng)，電極a為負(fù)極，電子由負(fù)極（鋅片）流出。 答案D,2.（2018合肥質(zhì)檢）用a、b、c、d四種金屬按表中所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列敘述中正確的是（）,A.裝置甲中的b金屬是原電池的負(fù)極 B.裝置乙中的c金屬是原電池的陽極 C.裝置丙中的d金屬是原電池的正極 D.四種金屬的活潑性順序：dabc 解析甲中a溶解說明a是

6、負(fù)極，活潑性ab，A錯(cuò)誤；原電池一般用正極或負(fù)極命名電極，B錯(cuò)誤，由乙中現(xiàn)象知活潑性bc；丙中d是負(fù)極，活潑性da，C錯(cuò)誤；綜上可知D正確。 答案D,3.（2019濰坊上學(xué)期統(tǒng)考，12）根據(jù)光合作用原理，設(shè)計(jì)如圖原電池裝置。下列說法正確的是（）,A.a電極為原電池的正極 B.外電路電流方向是ab C.b電極的電極反應(yīng)式為：O22e2H=H2O2 D.a電極上每生成1 mol O2，通過質(zhì)子交換膜的H為2 mol,解析根據(jù)圖示可知，a電極上H2O轉(zhuǎn)化為H和O2，發(fā)生氧化反應(yīng)，則a電極為原電池的負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；a電極為負(fù)極，b電極為正極，外電路電流方向應(yīng)從正極到負(fù)極，即ba，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖示可知

7、，b電極上O2得電子轉(zhuǎn)化為H2O2，電極反應(yīng)式為：O22e2H=H2O2，C項(xiàng)正確；a電極上每生成1 mol O2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，則通過質(zhì)子交換膜的H為4 mol，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案C,【方法技巧】,判斷原電池正、負(fù)極的5種方法,B組考試能力過關(guān),4.（2017上海化學(xué)）對原電池的電極名稱，下列敘述中錯(cuò)誤的是（）,A.電子流入的一極為正極 B.比較不活潑的一極為正極 C.電子流出的一極為負(fù)極 D.發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為正極 解析在原電池中正極為電子流入、性質(zhì)不活潑、發(fā)生還原反應(yīng)的一極，負(fù)極為電子流出、性質(zhì)較活潑、發(fā)生氧化反應(yīng)的一極，故D錯(cuò)誤。 答案D,5.（天津理綜）鋅銅原電池裝置如圖所示，

8、其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是（）,答案C,6.（新課標(biāo)全國）銀質(zhì)器皿日久表面會逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故，根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理，在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去，下列說法正確的是（）,A.處理過程中銀器一直保持恒重 B.銀器為正極，Ag2S被還原生成單質(zhì)銀 C.該過程中總反應(yīng)為2Al3Ag2S=6AgAl2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl,解析本題要注意運(yùn)用“電化學(xué)原理”這個(gè)關(guān)鍵詞，由題干信息中Ag、Al、食鹽溶液構(gòu)成原電池的條件，Ag2S 是氧化劑，作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B

9、項(xiàng)正確。C項(xiàng)忽視了Al2S3在水溶液中發(fā)生完全的雙水解反應(yīng)，正確的方程式應(yīng)為2Al3Ag2S6H2O= 6Ag2Al（OH）33H2S。D項(xiàng)中黑色褪去的原因是Ag2S被還原成了Ag。 答案B,考點(diǎn)二化學(xué)電源 （頻數(shù)：難度：）,化學(xué)電源知識是電化學(xué)中的難點(diǎn)，是我們高考熱點(diǎn)題型新型化,學(xué)電源的知識源頭，特別是燃料電池與充電電池更是重中之重，要熟練掌握介質(zhì)對半反應(yīng)的影響及充電電池四個(gè)電極的關(guān)系。,1.一次電池,（1）堿性鋅錳干電池（圖一）,Zn2OH2e=Zn（OH）2,（2）鋅銀電池（圖二）,Zn2OH2e=Zn（OH）2,2.二次電池,2e=PbSO4(s),2e=PbSO4(s)2H2O(l)

10、,可充電電池充電時(shí)電極與外接電源的正、負(fù)極的連接應(yīng)符合： 電池的負(fù)極與外加電源的負(fù)極相連作電解池的陰極；電池的正極與外加電源的正極相連作電解池的陽極。如下圖（板書）,3.燃料電池,氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種：,2H24OH4e=4H2O,O22H2O4e=4OH,速查速測,1.（教材基礎(chǔ)知識填空）（1）氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將（填“減小”、“增大”或“不變”，下同），溶液的pH。,（2）氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將（填“減小”、“增大”或“不變”，下同），溶液的pH

11、。 答案（1）減小減?。?）減小增大,放電時(shí)，F(xiàn)e為正極，Ni2O3為負(fù)極 充電時(shí)，陰極上的電極反應(yīng)式是Fe（OH）22e=Fe2OH 充電時(shí)，Ni（OH）2為陽極 蓄電池的電極必須是浸在某堿性溶液中 A. B. C. D. 答案D,3.（思維探究題）微型燃料電池是采用甲醇（質(zhì)子交換膜）取代氫作燃料設(shè)計(jì)而成的，性能良好，有望取代傳統(tǒng)電池，說出此微型燃料電池的優(yōu)點(diǎn)，并寫出電池的負(fù)極反應(yīng)。_ _,答案優(yōu)點(diǎn)：電池設(shè)計(jì)簡單； 和傳統(tǒng)充電電池比電池的能量密度高。 負(fù)極反應(yīng)：CH3OH6eH2O=CO26H,A組基礎(chǔ)知識鞏固,1.下面是幾種常見的化學(xué)電源示意圖，有關(guān)說法不正確的是（）,A.上述電池分別屬于

12、一次電池、二次電池和燃料電池 B.干電池在長時(shí)間使用后，鋅筒被破壞 C.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D.鉛蓄電池工作過程中，每通過2 mol電子，負(fù)極質(zhì)量減輕207 g 解析干電池是一次電池，鉛蓄電池是可充電電池，屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，故A正確；在干電池中，Zn作負(fù)極，被氧化，故B正確；氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)，且工作的最終產(chǎn)物是水，故氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源，故C正確；鉛蓄電池工作過程中，硫酸鉛是在負(fù)極上析出，該極質(zhì)量應(yīng)該增加而非減小，故D錯(cuò)誤。 答案D,2.（2019煙臺模擬）鉛蓄電池的工作原理為：PbPbO22H2

13、SO4=2PbSO42H2O，研讀下圖，下列判斷正確的是（）,答案B,3.（傳統(tǒng)鋅錳干電池的改進(jìn)）（2018北京大聯(lián)盟聯(lián)考）由我國科學(xué)家研發(fā)成功的鋁錳電池是一種比能量很高的新型干電池，以氯化鈉和稀氨水混合溶液為電解質(zhì)，鋁和二氧化錳石墨為兩極，其電池反應(yīng)為Al3MnO23H2O=3MnO（OH）Al（OH）3。下列有關(guān)該電池放電時(shí)的說法不正確的是（）,解析由電池反應(yīng)方程式知，鋁為電池負(fù)極，鋁失去電子轉(zhuǎn)化為Al（OH）3，A、B正確；陰離子移向負(fù)極，C錯(cuò)誤；由反應(yīng)中錳元素價(jià)態(tài)變化知D正確。 答案C,【歸納反思】,書寫電極反應(yīng)式時(shí)的三個(gè)原則 1.共存原則：因?yàn)槲镔|(zhì)得失電子后在不同介質(zhì)中的存在形式不同

14、，所以電極反應(yīng)式的書寫必須考慮介質(zhì)環(huán)境。堿性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H參加反應(yīng)；當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)，不可能有OH參加反應(yīng)。 2.得氧失氧原則：得氧時(shí)，在反應(yīng)物中加H2O（電解質(zhì)為酸性時(shí)）或OH（電解質(zhì)為堿性或中性時(shí)）；失氧時(shí)，在反應(yīng)物中加H2O（電解質(zhì)為堿性或中性時(shí)）或H（電解質(zhì)為酸性時(shí)）。 3.中性吸氧反應(yīng)成堿原則：在中性電解質(zhì)溶液中，通過金屬吸氧所建立起來的原電池反應(yīng)，其反應(yīng)的最后產(chǎn)物是堿。,B組考試能力過關(guān),4.（2015課標(biāo)全國，11）微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是（）,A.正極反應(yīng)中有CO2生成

15、 B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D.電池總反應(yīng)為C6H12O66O2=6CO26H2O,解析由題意可知，微生物電池的原理是在微生物的作用下，O2與C6H12O6發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B項(xiàng)正確；氧氣在正極反應(yīng)，由于質(zhì)子交換膜只允許H通過，則正極反應(yīng)為：O24e4H=2H2O，沒有CO2生成，A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在負(fù)極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項(xiàng)正確；總反應(yīng)為：C6H12O66O2=6CO26H2O，D項(xiàng)正確。 答案A,答案D,6.（2015全國卷，26節(jié)選）酸性鋅錳干電池是一種

16、一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。,該電池的正極反應(yīng)式為_， 電池反應(yīng)的離子方程式為_。 維持電流強(qiáng)度為0.5 A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅g。（已知F 96 500 Cmol1）,答案MnO2He=MnOOH2MnO2Zn2H=2MnOOHZn20.05,考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù) （頻數(shù)：難度：）,金屬的腐蝕與防護(hù)，是電化學(xué)的重要組成部分，雖然考查力度沒,有新型電源和電解應(yīng)用頻率高，但作為考點(diǎn)知識輪換，在近幾年的考題中時(shí)有出現(xiàn)，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)特別關(guān)注兩種電化學(xué)防腐（犧牲陽極的陰極保護(hù)法外、外加電

17、流的陰極保護(hù)法）。,1.金屬腐蝕的本質(zhì),2.金屬腐蝕的類型,（1）化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕,電化學(xué),（2）析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,O22H2O4e=4OH,吸氧腐蝕,1.電解質(zhì)所處環(huán)境決定金屬的腐蝕方式：若電解質(zhì)酸性較強(qiáng)，如NH4Cl、H2SO4等，則發(fā)生析氫腐蝕，相當(dāng)于金屬與酸構(gòu)成原電池；若電解質(zhì)為弱酸、中性、弱堿，則發(fā)生吸氧腐蝕，相當(dāng)于金屬、氧氣構(gòu)成燃料電池。 2.兩種腐蝕正極的現(xiàn)象不同：析氫腐蝕正極產(chǎn)生H2，氣體壓強(qiáng)變大，pH增大；吸氧腐蝕正極吸收O2，氣體壓強(qiáng)變小，pH增大。,3.金屬的防護(hù),我們通常把原電池的兩極叫做正極和負(fù)極，電

18、解池的兩極叫做陽極和陰極，但實(shí)際上，我們把失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極都統(tǒng)稱為陽極，即原電池的負(fù)極也稱為陽極，這種叫法在教材上也有所體現(xiàn)。,LK選修4P21銅鋅原電池裝置（2）示意圖,RJ選修4P86犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖,速查速測,1.（易混點(diǎn)排查）正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”,（1）Al、Fe、Cu在潮濕空氣中腐蝕均生成氧化物（ ） （2）鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe3e=Fe3（ ） （3）在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成水膜，金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕（ ） （4）所有金屬純度越大，越不易被腐蝕（ ） （5）黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠（ ） （6）生鐵比純鐵容易生銹（ ）,2

19、.（教材改編題）如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋ǎ?A. B. C. D.,解析是鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕。均為構(gòu)成原電池，由金屬的活動性可知，中鐵作正極，受到保護(hù)；、中鐵作負(fù)極受到腐蝕，由于Fe和Cu的金屬活潑性相差較Fe和Sn的大，故FeCu原電池中Fe被腐蝕更快。為電解池，中鐵作陽極，加快了Fe的腐蝕，中鐵作陰極受到保護(hù)。根據(jù)以上分析可知，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)椤?答案C,3.（思維探究題）寫出鋼鐵、銅制品在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成鐵銹、銅綠的原理。,（1）鐵銹的形成 負(fù)極：_ _ 正極：_ _,（2）銅銹的形成 負(fù)極：_ _ 正極：_ _。,解析（1）鐵銹

20、的形成 負(fù)極：2Fe4e=2Fe2 正極：O24e2H2O=4OH 2FeO22H2O=2Fe（OH）2 4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3 2Fe（OH）3=Fe2O3xH2O（鐵銹）（3x）H2O,（2）銅銹的形成 負(fù)極：2Cu4e=2Cu2 正極：O22H2O4e=4OH 2Cu2H2OO2=2Cu（OH）2 2Cu（OH）2CO2=Cu2（OH）2CO3（銅綠）H2O,答案見解析,A組基礎(chǔ)知識鞏固,1.（2018鄭州高三模擬）一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下表：,下列說法錯(cuò)誤的是（） A.當(dāng)pH6時(shí)，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕 C.當(dāng)pH14時(shí)，正極反應(yīng)為O24H4e=2

21、H2O D.在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減緩 解析C項(xiàng)正極反應(yīng)為O24e2H2O=4OH。 答案C,2.鋼鐵的防護(hù)有多種方法，下列對于圖中的方法描述錯(cuò)誤的是（）,A.a、b以導(dǎo)線連接，輔助電極發(fā)生氧化反應(yīng) B.a、b以導(dǎo)線連接或以電源連接，輔助電極的材料可能都含有Zn C.a、b分別連接直流電源，通電后外電路電子被強(qiáng)制從輔助電極流向鋼鐵閘門 D.a、b分別連接直流電源的負(fù)極、正極，該方法是犧牲陽極的陰極保護(hù)法,解析a、b以導(dǎo)線連接，即為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，則輔助電極要作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)正確；a、b以導(dǎo)線連接或以電源連接，輔助電極都是發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn比較活潑，要失去電子

22、，B項(xiàng)正確；通電后，被保護(hù)的鋼鐵閘門作陰極，輔助電極作陽極，因此通電后外電路電子被強(qiáng)制從輔助電極流向鋼鐵閘門，C項(xiàng)正確；由于有外加電源，故此方法為外加電流的陰極保護(hù)法，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案D,3.（2018河南羅山模擬）某學(xué)生為探究銅生銹的過程設(shè)計(jì)如圖所示裝置，下列選項(xiàng)正確的是（）,A.一段時(shí)間后C棒上有氣泡冒出，附近的溶液變?yōu)榧t色 B.一段時(shí)間后溶液中會有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生 C.Cu棒為正極，電極反應(yīng)式：Cu2e=Cu2 D.C棒為正極，電極反應(yīng)式：2H2e=H2,解析由于銅的金屬活動性比氫弱，在電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極： Cu2e=Cu2，正極：O24e2H2O=4OH，溶液中，Cu22OH= Cu（OH）2，所以B選項(xiàng)正確。 答案B,【規(guī)律總結(jié)】 電化學(xué)腐蝕規(guī)律,1.對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中弱電解質(zhì)溶液中非電解質(zhì)溶液中；活動性不同的兩金屬，活動性差別越大，活動性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。 2.對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，氧化性越強(qiáng)，腐蝕越快。 3.從防腐措施方面分析，腐蝕的由慢到快的順序?yàn)椋和饧与娏鞯年帢O保護(hù)法防腐犧牲陽極的陰極保護(hù)法防腐有一般防護(hù)條件的防腐無防護(hù)條件的防腐。 4.不同類型腐蝕快慢：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。,B組考試能力過關(guān),4.（2017課標(biāo)全國，11）支撐海港