电化学原理与金属腐蚀与防护(课件PPT)

山东师大附中刘明晖
面对能源危机，化学怎么办？
• 世界上最好的火电厂也只能把燃料中35％—50％左右 的热能转换为电能。
• 燃料电池中燃料反应产生的能量发电效率可达60 %— 85%，比任何一种燃烧过程都高，而且废热可被再利 用。
给笔记本来一杯可口可乐
• 美国圣路易斯大学开发的新 型燃料电池，可采用糖类作 为燃料为笔记本电脑供电， 使用时间是锂离子电池的34倍，材料无污染。
锌片： Zn Zn2++2e铜片：2H+ + 2e- H2↑ 电池反应： Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
联系一下：电极名称与电极反应
• 原电池：正极（阴极）上发生还原反应 负极（阳极）上发生氧化反应
• 正极和负极：原电池外电路中电子的流向 • 阴极和阳极：电解质溶液中阴阳离子的流向
电解池： （连电源负极）阴极上发生还原反应 （连电源正极）阳极上发生氧化反应
整理一下：原电池和电解池中 的化学变化
• 电极上的化学反应 • 电极附近电解质溶液中的化学变化 • 总的反应式
用一用：电解饱和食盐水

• 电解总反应： 电解 2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑
• 电极上的反应：
2Cl- Cl2↑ +2e-
2H+ +2e-
H2↑
• 为什么发生以上电极反应？ • NaOH怎样形成的？在哪儿形成的？
写出电极反应和电池反应方程式。了解 常见化学电源的种类及其工作原理。
• 2、理解金属发生电化学腐蚀的原因、金 属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
大纲版电化学原理部分
1、理解原电池原理。初步了解化学电源。 了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐 蚀方法。
• 2、理解电解原理。了解铜的电解精练、 镀铜、氯碱工业反应原理。
• 3、能正确书写电极反应式。
主要有以下变化：
• 对电化学原理的要求由理解降低为了解； 删掉了了解铜的电解精练、镀铜、氯碱 工业反应原理部分；对金属的腐蚀由了 解提高到理解，要求较高，特别是关于 腐蚀的危害和防止腐蚀的方法。
化学腐蚀与电化学腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件 金属跟周围物质（气 体或溶液）直接接触
不纯金属或合金跟电 解质溶液接触
现象 无电流产生
有微弱电流产生
本质 金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
金属腐蚀的电化学防护
这是什么?
1 阴极电保护法
将被保护的金属与外加直流电源的负极相 连让其成为阴极，而将外加直流电源的正 极接到一些废铁上，使废铁成为阳极。
• 问题2：电子的流向和电流的方向的关系,装置中 守恒关系的核心是?
问题3：原电池或电解池中的导体有哪几类?导电 方式有何不同?
外电路和内电路 电子导体和离子导体
小节一下：原电池的组成与原 理：
• 可自发进行的氧化还原反应（能释放化 学能且化学能可转变成电能）
• 活动性不同的两种导体材料构成的电极 （形成电动势且能导电）
• 形成闭合回路
比一比：电解池的组成与原理：
• 外加电源（提供电能，是能量来源） • 不可自发进行的氧化还原反应（把电能
转变成化学能，储存在活泼的化学物质 中）
• 导体材料构成的电极（能导电） • 形成闭合回路
现象质疑：
闭合回路如何形成？
现象：Zn片逐渐溶 解，Cu片上有气泡 产生，电流表指针 发生偏转。
设计一个原电池：
• 请将 2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2 + 设计成原电池， 画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出 电极反应式。
• 电极反应：
• 负极
；
• 正极
。
课后作业：阅读课本
• 分析常见化学电源的种类和工作原理。 • 了解电解池原理的常见应用。
谢谢各位！
新课标版的考试大纲中
• 电化学原理部分主要包括以下内容： • 1、了解原电池和电解池的工作原理，能
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氢燃料电池轿车服务绿色奥运
我们试一试
• 造一个含有“电”、“化学” 等字、词 的句子，描述电化学所学的内容，并解 释它的涵义。
• 例如：电能与化学能的相互转变 • 电极上的化学反应 • …… • 先独立思考,再小组交流
2 牺牲阳极的阴极保护法
航海的船只 的船底四周 镶嵌锌块 （白色）， 就是利用牺 牲阳极的阴 极保护法。
3 在金属表面形成保护膜
• 在金属表面加上保护膜，如油漆、搪瓷、 塑料、沥青、橡胶等。隔绝金属与外界 接触。
• 通过电镀加上耐腐蚀的金属或合金。 • 化学或电化学方法使金属表面钝化，使
内部金属得到保护。
防腐措施的效果由好到坏的顺 序如下：
a 外接电源的阴极保护法
好
b 牺牲阳极的阴极保护法
c 有一般防腐条件的腐蚀
d 无防腐条件的腐蚀
坏
练一练
下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫 酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是
A ③④②①
B ②③①④
C ④②①③
D ③②①④
试一试
• 北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷
找一找
找一找
析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
负
电 极
极
反 应
正 极
水膜酸性较强 水膜酸性很弱或中性 （pH＜4.3）
Fe Fe2++2e -
2H++2e- H2↑ O2+2H2O+4e- 4OH-
总反应式 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
（C3H8），以丙烷为燃料制作新型燃料电池，
电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，
电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式
为
；放电时，CO32-
移向电池的
（填“正”或“负”）极。
试一试
• 北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷 （C3H8），以丙烷为燃料制作新型燃料电池， 电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷， 电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 C3H8＋5O2＝3CO2＋4H2O;放电时，CO32移向电池的负（填“正”或“负”）极。
这样来分析：
• 化学反应 • 化学能 • 化学产品 • 化学污染
• 电能 • 原电池 • 电解池 • 电量 • 电子 • 电流 • 电极 • 电解质
• 化学反应 • 化学能 • 化学产品 • 化学污染
分析与质疑：
• 原电池和电解池：实现化学能和电能相互转化 的装置。
• 问题1：原电池和电解池中的化学反应有何异同 点?为什么?