化学电源与金属腐蚀与防护精选PPT.ppt

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1、关于化学电源与金属腐蚀与防护第1页，讲稿共25张，创作于星期日 解决原电池问题的出发点和基本原则是：解决原电池问题的出发点和基本原则是：书写电极反应式，注意几点：书写电极反应式，注意几点：（1 1）电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应式的一切规则（如）电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应式的一切规则（如“拆拆”、“平平”）；）；（2 2）负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性）负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如有关（如+4+4价的价的C C在酸性溶液中以在酸性溶液中以COCO2 2形式存在、在碱性溶液中以形式形式存在、在碱性溶

2、液中以形式COCO3 3-存在）；存在）；（3 3）溶液中不存在）溶液中不存在OO2-2-在酸性溶液中它与在酸性溶液中它与H H+结合成结合成HH2 2O O、在碱性、在碱性或中性溶液中它与或中性溶液中它与HH2 2OO结合成结合成OHOH-。（4 4）两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、）两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。总反应减去正极反应得到负极反应。第2页，讲稿共25张，创作于星期日一、化学电源一、化学电源1、干电池：、干电池：普通干电池，又称锌锰电池。干电普通干电池，又称锌锰电池。干电池的外壳是锌筒，作负极。中间

3、的一根池的外壳是锌筒，作负极。中间的一根石墨棒是正极，在石墨棒和锌筒之间，石墨棒是正极，在石墨棒和锌筒之间，充满了二氧化锰、炭黑、浸湿的氯化铵充满了二氧化锰、炭黑、浸湿的氯化铵及其他糊状填充物。干电池在使用时，及其他糊状填充物。干电池在使用时，两极通过金属导线连接起来形成了外电两极通过金属导线连接起来形成了外电路，电子从锌筒负极流出，经外电路而路，电子从锌筒负极流出，经外电路而流入石墨棒正极。流入石墨棒正极。第3页，讲稿共25张，创作于星期日2、铅蓄电池：、铅蓄电池：在铅蓄电池里，装有铅锑在铅蓄电池里，装有铅锑合金制成的栅状极板。正极的合金制成的栅状极板。正极的极板上有二氧化铅，负极的极极板上

4、有二氧化铅，负极的极板上是海绵状的铅。两种极板板上是海绵状的铅。两种极板都浸泡在硫酸溶液中。都浸泡在硫酸溶液中。负极：负极：PbSO422ePbSO4正极：正极：PbO24H+SO422ePbSO42H2O总反应式：总反应式：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O充电充电放电放电第4页，讲稿共25张，创作于星期日根据原电池的工作原理分析，负极失去电子发生氧化反应，可知：根据原电池的工作原理分析，负极失去电子发生氧化反应，可知：Pb Pb 2e2e-PbPb2+2+,生生成成的的PbPb2+2+进进入入电电解解质质溶溶液液中中，PbPb2+2+与与溶溶液液中中的的SOSO4 42-2-不

5、不能能共共存存，要要继继续续反反应应生生成成PbSOPbSO4 4，即即：PbPb2+2+SOSO4 42-2-PbSOPbSO4 4 ，因因此此在在原原电电池池的的负负极极反反应应式式为为+即即：Pb Pb 2e2e-+SOSO4 42-2-PbSOPbSO4 4；正正极极是是得得电电子子发发生生还还原原反反应应的的一一极极，则则有有;PbO;PbO2 2 +2e2e-PbPb2+2+2O2O2-2-,Pb,Pb2+2+和和OO2-2-进进入入溶溶液液中中，由由于于电电解解质质溶溶液液是是HH2 2SOSO4 4溶溶液液，O O2-2-在在酸酸性性环环境境中中，不不能能单单独独存存在在，可可

6、供供OO2-2-结结合合的的微微粒粒由由H H+和和H H2 2O O，O O2-2-在在酸酸性性环环境境中中优优先先结结合合H H+生生成成HH2 2OO，这这样样在在正正极极发发生生的的反反应应有有：4H4H+2O2O2-2-2H2H2 2OO；PbPb2+2+SOSO4 42-2-PbSOPbSO4 4根根据据以以上上分分析析可可知知正正极极反反应应式式为为+即即：PbOPbO2 2 +2e2e-+SOSO4 42-2-+4H4H+PbSOPbSO4 4+2H2H2 2O O。（注注意意：在在电电极极反反应应式式中中应应遵遵循循电电荷荷守守恒恒和和质质量量守守恒恒；在在负负极极反反应应式

7、式与与正正极极反反应应式式相相加加求求总总反反应应时时要要注意得失电子数要相等。）注意得失电子数要相等。）第5页，讲稿共25张，创作于星期日我国首先研制出以铝我国首先研制出以铝空气空气海水电池为能源的新型航标灯，海水电池为能源的新型航标灯，只要把灯放入海水中数分钟就会发出耀眼的光线，其能量比只要把灯放入海水中数分钟就会发出耀眼的光线，其能量比普通干电池高普通干电池高20502050倍。试推测此电池的基本结构：负极材料倍。试推测此电池的基本结构：负极材料是是 ，铁能否做正极材料？负极反应，铁能否做正极材料？负极反应 正正极反应极反应 总反应总反应 。3.海水电池海水电池负极：负极：负极：负极：A

8、lAl正极：活泼性比正极：活泼性比正极：活泼性比正极：活泼性比 Al Al 弱的导体弱的导体弱的导体弱的导体电极反应方程式：电极反应方程式：电极反应方程式：电极反应方程式：负极：负极：负极：负极：Al 3eAl 3e-=Al=Al3+3+OO2 2+4e+4e-+2H+2H2 2OO=4OH=4OH-正极正极正极正极得失电子守恒得失电子守恒请写出反应总的方程式请写出反应总的方程式请写出反应总的方程式请写出反应总的方程式4Al+3O4Al+3O2 2+6H+6H2 2OO =4Al(OH)=4Al(OH)3 3 第6页，讲稿共25张，创作于星期日 AgZnAgZn高能电池：由高能电池：由AgAg

9、2 2OO、ZnZn及及KOHKOH溶液组成。总反应为：溶液组成。总反应为：Zn+AgZn+Ag2 2O+HO+H2 2O O ZnZn（OHOH）2 2+2Ag+2Ag根据原电池原理可知：根据原电池原理可知：ZnZn做负，做负，AgAg2 2O O做正极，电解质溶液为做正极，电解质溶液为KOHKOH溶液。负极极失去电子发生氧化反应，则负极反应为：溶液。负极极失去电子发生氧化反应，则负极反应为：Zn 2eZn 2e-ZnZn2+2+,Zn,Zn2+2+进入溶液后又与溶液中的进入溶液后又与溶液中的OHOH-反应反应ZnZn2+2+2OH+2OH-ZnZn（OHOH）2 2。所以负极反应为：所以负

10、极反应为：Zn 2eZn 2e-+2OH+2OH-Zn(OH)Zn(OH)2 2;正极为正极为AgAg2 2OO得到电子发生还原反应，即得到电子发生还原反应，即AgAg2 2O+2eO+2e-2Ag+2Ag+OO2-2-O O2-2-在中性或碱性环境中也不能单独存在，只能结合在中性或碱性环境中也不能单独存在，只能结合HH2 2OO生成生成OHOH-，故在中性或碱性条件下，故在中性或碱性条件下O O2-2-+H+H2 2O O 2OH2OH-，所以正极反应式为：所以正极反应式为：AgAg2 2O+2eO+2e-+H+H2 2O O 2Ag+2OH2Ag+2OH-。4.钮扣电池钮扣电池第7页，讲稿

11、共25张，创作于星期日银锌电池（钮扣式电池）的正极是由氧化银和少量石墨银锌电池（钮扣式电池）的正极是由氧化银和少量石墨组成的活性材料，负极是锌汞合金，电解质为氢氧化钾溶液，组成的活性材料，负极是锌汞合金，电解质为氢氧化钾溶液，电极反应为电极反应为 Zn2OH2eZnOH2O、Ag2OH2O2e2Ag2OH ；总反应为：总反应为：Ag2OZn2AgZnO，下列判断正确的是（，下列判断正确的是（）A、锌为正极，、锌为正极，Ag2O为负极为负极B、锌为负极，、锌为负极，Ag2O为正极为正极C、原电池工作时，负极区、原电池工作时，负极区PH减小减小D、原电池工作时，负极区、原电池工作时，负极区PH增大

12、增大B、C第8页，讲稿共25张，创作于星期日5.燃料电池：燃料电池：燃料电池能将燃料跟氧气起化学反应时所燃料电池能将燃料跟氧气起化学反应时所产生的化学能转变为电能。正极和负极都用多产生的化学能转变为电能。正极和负极都用多孔碳或多孔镍、铁等制成。从负极连续通入煤孔碳或多孔镍、铁等制成。从负极连续通入煤气、水煤气、氢气、甲烷等可燃性气体物质；气、水煤气、氢气、甲烷等可燃性气体物质；从正极连续通入空气或氧气。用碱（如从正极连续通入空气或氧气。用碱（如KOH）的水溶液或熔融的碳酸盐、金属氧化物（如的水溶液或熔融的碳酸盐、金属氧化物（如K2CO3、MgO等）做电解液。等）做电解液。化学反应的最终化学反应

13、的最终产物和燃烧时的产物相同。产物和燃烧时的产物相同。燃料电池的能量燃料电池的能量利用率高于燃料直接燃烧，可达利用率高于燃料直接燃烧，可达70%以上。以上。第9页，讲稿共25张，创作于星期日H2 O2电池是常用的一种燃料电池，构造如图所电池是常用的一种燃料电池，构造如图所示：示：H2和和O2分别从电池的负极和正极通入，穿过浸分别从电池的负极和正极通入，穿过浸入入2040的的KOH溶液的多孔碳电极，电极反应是：溶液的多孔碳电极，电极反应是：2H2+4OH4e=4H2O总反应式：总反应式：负极：负极：正极：正极：O2+2H2O+4e=4OH2H2+O2=2H2O第10页，讲稿共25张，创作于星期日

14、说明说明在书写电极反应时在书写电极反应时,不仅要考虑氧化剂和还原剂，不仅要考虑氧化剂和还原剂，还要注意还要注意电解质溶液对产物存在形式的影响电解质溶液对产物存在形式的影响。碱性介质。碱性介质的电极反应中不能出现的电极反应中不能出现H+，酸性介质的电极反应中不，酸性介质的电极反应中不能出现能出现OH。如氢氧燃料电池中，若用碱溶液作电解质。如氢氧燃料电池中，若用碱溶液作电解质溶液，电极反应为：溶液，电极反应为：若用硫酸溶液作电解质溶液，则电极反应为：若用硫酸溶液作电解质溶液，则电极反应为：正极：正极：O22H2O4e4OH负极：负极：2H24OH4e4H2O正极：正极：O24H4e2H2O负极：负

15、极：2H24e4H第11页，讲稿共25张，创作于星期日用铂丝作电极，插入用铂丝作电极，插入KOH溶液中，向两极分别溶液中，向两极分别通入通入CH4和和O2，构成燃料电池。，构成燃料电池。正极：正极：负极：负极：CH4+10OH8e=CO32+7H2O总反应式：总反应式：CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O2O2 4H2O8e8OH溶液的溶液的pH减小减小第12页，讲稿共25张，创作于星期日练习练习3：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用受到重视。可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混合物的熔融盐混合物作电解质，作电解质，CO为阴极燃

16、气，空气与为阴极燃气，空气与CO2的混合气的混合气体为阳极助燃气，制得在体为阳极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，下工作的燃料电池，完成有关的电极反应式：完成有关的电极反应式：阴极反应式：阴极反应式：2CO2CO324e4CO2阳极反应式为阳极反应式为 .总电池反应式：总电池反应式：。O22CO24e2CO322COO22CO2第13页，讲稿共25张，创作于星期日原电池电极方程式书写关键原电池电极方程式书写关键1、明确原电池两极的反应物、产物及化合价、明确原电池两极的反应物、产物及化合价的变化。的变化。2、判断是否存在特定的条件（如介质中的、判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒微粒H+、

17、OH-参与反应）。参与反应）。3、反应式要满足质量、得失电子及电荷、反应式要满足质量、得失电子及电荷守恒。守恒。第14页，讲稿共25张，创作于星期日例例1、银锌蓄电池是一种高能电池，它的两极材料银锌蓄电池是一种高能电池，它的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，放电溶液，放电时它的正、负两极的电极反应式如下：时它的正、负两极的电极反应式如下：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH下列判断正确的是下列判断正确的是 A锌为负极，氧化银为正极；锌为负极，氧化银为正极；B锌为正极，氧化银为负极；锌为正极，氧化银为负极；C原电

18、池工作时，负极区溶液原电池工作时，负极区溶液pH增大；增大；D原电池反应的化学方程式为：原电池反应的化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2AgAD原电池总方程式实际就是两个电原电池总方程式实际就是两个电极反应式的加和，同样两个电极反应极反应式的加和，同样两个电极反应式的书写就是将总方程式拆开。式的书写就是将总方程式拆开。第15页，讲稿共25张，创作于星期日例例2、用石墨做电极电解用石墨做电极电解3mol/LKCl和和0.5mol/LAl2(SO4)3混合液时，下图中表示电解混合液时，下图中表示电解变化的曲线合理的是变化的曲线合理的是电解池总方程式反映的是电解前后电解池总方程式

19、反映的是电解前后电解质溶液的变化，而两个电极反应式电解质溶液的变化，而两个电极反应式反映的是电解的实质（或原理），故二反映的是电解的实质（或原理），故二者往往不一样。者往往不一样。第16页，讲稿共25张，创作于星期日二、金属的腐蚀与防护二、金属的腐蚀与防护金属的金属的 腐蚀腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：金属原子失去电子被氧化为阳离子的过金属原子失去电子被氧化为阳离子的过程。程。第17页，讲稿共25张，创作于星期日电化学腐蚀与化学腐蚀的区别与联系电化学腐蚀与化学腐蚀的区别与联系电化学腐蚀电化学腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 条件条

20、件 不纯金属或合金与不纯金属或合金与电解质溶液接触电解质溶液接触 金属与氧化剂直金属与氧化剂直接接触接接触 现象现象 有微弱电流产生有微弱电流产生 无电流产生无电流产生 本质本质 较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化的过程的过程 金属被氧化的过金属被氧化的过程程 相互相互关系关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更严重但电化学腐蚀更普遍，危害更严重 第18页，讲稿共25张，创作于星期日 钢铁在潮湿空气中的腐蚀就属于最突出的电钢铁在潮湿空气中的腐蚀就属于最突出的电化学腐蚀。化学腐蚀。(1)吸附水分，形成水膜。吸附水分，形成水膜。(2)吸收吸

21、收CO2、O2等，形成等，形成电解质稀溶液。电解质稀溶液。(3)溶液与钢铁表面的铁和碳溶液与钢铁表面的铁和碳构成无数个微小的原电池。构成无数个微小的原电池。腐蚀的过程腐蚀的过程第19页，讲稿共25张，创作于星期日钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图2H+2eH2 2Fe4e2Fe2+Fe2eFe2+2H2OO24e4OHFe2H+Fe2+H2 2FeO22H2O2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3 Fe(OH)3Fe2O3nH2O(铁锈铁锈)负极：负极：正极：正极：总反应式：总反应式：第20页，讲稿共25张，创作于星期日金属防

22、护的方法金属防护的方法1、改变金属的内部组成结构、改变金属的内部组成结构制成不锈钢。制成不锈钢。2、防止金属与外界接触（在金属表面覆盖、防止金属与外界接触（在金属表面覆盖保护层）保护层）喷、涂、镀喷、涂、镀。3、电化学保护法、电化学保护法（牺牲负极的正极保护（牺牲负极的正极保护法）法）第21页，讲稿共25张，创作于星期日练习练习1：下列装置中的纯锌棒都浸在相同下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度由快到慢浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度由快到慢的顺序是（的顺序是（）A B C D 金属腐蚀快慢的判断规律金属腐蚀快慢的判断规律在同一电解质溶液中，电解原理引在同一电解质溶液中，电解原

23、理引起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。第22页，讲稿共25张，创作于星期日三、原电池可加快反应速率：三、原电池可加快反应速率：练习：练习：Zn与与100mL1mol/L盐酸反应的实验中，若盐酸反应的实验中，若设想向溶液中加入少量的设想向溶液中加入少量的醋酸钠，醋酸钠，溴化铜，溴化铜，醋酸铜醋酸铜(均为可溶性均为可溶性)，并测定生成，并测定生成H2的速率的速率(mL/min)，预计三种方案的速率大小是，预计三种方案的速率大小是 A B C D 第23页，讲稿共25张，创作于星期日 课堂小结课堂小结 1.1.了解常见的化学电源。了解常见的化学电源。2.2.掌握原电池电极反应式的书写。掌握原电池电极反应式的书写。3.3.了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。方法。第24页，讲稿共25张，创作于星期日感谢大家观看4/1/2023第25页，讲稿共25张，创作于星期日