原理第一章第三节解读.ppt

第3节 化学能转化为电能 电池 铜锌原电池工作原理 远古时代人类就学会了用火，物质的燃烧是把 能转化为 能 。 全世界金属产量约为10亿吨，每年损失1亿吨 我国金属年产量达1亿吨，每年损失0.1亿吨 美国2000年直接腐蚀损失约为4400亿美元，占GDP（国民生产总值）的5%，间接损失达8000亿美元。 我国年腐蚀损失约为600亿美元，占GDP的6% 全球金属资源枯竭时间预计为2070年 由Fe→Fe2O3·xH2O（铁锈），这一过程铁发生了什么反应 （“氧化反应”“还原反应”）？得电子还是失电子？ 【归纳概括】 金属腐蚀的本质： 【问题1】 M - ne- →Mn+ （1）铁钉在干燥的环境中如何生锈？ （2）铁钉在潮湿的环境中如何生锈（注意情景的使用）？ Fe-2e-= Fe2+ 负极：(Fe) 正极：(Cu) 电解质溶液： 空气中的SO2 , CO2溶于水膜中 O2+2H2O+4e-=4OH- 2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2 电池总反应： 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 ①潮湿环境中的铁钉比干燥环境中的铁钉易被腐蚀。 ②在潮湿环境中生铁（铁碳合金）比铁易生锈。 【问题2 】 电流 条件 种类 相互关系 本质 有微弱的电流 无 不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应 电化学腐蚀 化学腐蚀 化学腐蚀、电化腐蚀常同时发生 较活泼金属被氧化 金属被氧化 金属与非电解质等直接发生化学反应 金属的腐蚀 Cu Cu Fe Fe2+ 2e- OH- H2O O2 Fe-2e-=Fe2+ 负极：(Fe) 正极：(Cu) 电解质溶液： 空气中的SO2 , CO2溶于水膜中 O2+2H2O+4e-=4OH- 2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2 电池总反应： 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 后续反应： Fe2O3 · nH2O （铁锈） 迁移应用 为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？ 正极 (C) 2H＋＋2e-＝H2↑ Fe -2e- ＝Fe2＋ 负极 (Fe) （1）有人将还原的电极反应写为：4H++O2+4e-→2H2O，这两种 写法反映了反应条件有什么区别？ （2）在硫酸厂附近的钢铁发生的腐蚀与吸氧腐蚀有何不同？ 【问题3】 钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀比较 联系 电极 反应 条件 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜呈酸性。 水膜呈中性或弱酸性 Fe-2e-=Fe2+ 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e=4OH- 负极Fe 正极C 负极Fe 正极C 2H++2e-=H2↑ 前者更普遍 【归纳概括】 金属电化学腐蚀的根本原因：被腐蚀的金属成为原电池 的负极，其原子失去电子变成阳离子，进入电解质溶液 而损耗。 电化学腐蚀、化学腐蚀本质：金属失电子被氧化。 根据金属腐蚀的本质，同学们思考：如何防止金属被腐蚀呢？请列举防止金属腐蚀的方法。 衣架和电线的外面包上一层塑料层 某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈，为什么不能用油漆 自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr 健身器材刷油漆以防锈 【问题5】 【问题6】 我们有哪些方法可以给被保护的金属提供电子？ 航海的船只的船底四周镶嵌锌块（白色）， 原理 ： 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。 牺牲阳极保护法 * * 有紫红色的物质析出 反应后溶液温度升高 该反应是一个放热的氧化还原反应 【问题】1．根据铜锌原电池的实验现象分析下列问题。 （1）电流表指针偏转说明什么？ （2）电子在导线中是怎样运动的？ （3）溶液中离子是怎样运动的？ （4）电极上发生的反应是什么？ 硫酸铜 Cu Zn A I e- Zn-2e-=Zn2+ 负极 正极 氧化反应 Cu2++2e-=Cu 还原反应 我们可以从哪些角度去判断原电池的正极和负极？ 原电池的工作原理？ 电解质溶液中的离子如何移动？ 1．若将锌电极换为铁电极，写出两极反应和总反应。 2．若将电解质溶液换成稀硫酸，写出两极反应和总反应。 【问题】2．上述原电池中锌片上有铜析出，反应后溶液的温度升高，产生这些现象的可能原因是什么？ 构成原电池的一般条件： （1）两个电极 （2）电解质溶液 （活泼性不同） （3）闭合回路 发生化学反应 （4）自发的氧化还原反应 氧化反应 Zn Zn2+2e- 铜锌原电池 电解质溶液 失e-，沿导线传递，有电流产生 还原反应 Cu2++2e- Cu 阴离子 阳离子 负极 正极 (阳离子) 原