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第四章 几种重要的金属
第一节 镁和铝
第一课时
[教学目标]
1．知识目标
（1）了解金属的通性。了解金属在物理性质方面的某些特性。
（2）掌握镁和铝的物理性质和化学性质。
（3）掌握铝跟氢氧化钠溶液、酸反应的性质。
（4）了解镁和铝及金属合金的重要用途。
2．能力和方法目标
（1）通过对金属物理性质的比较，掌握金属分类的一般方法。提高根据不同角度对金属进行分类的能力。
（2）通过镁和铝的原子结构、物理性质和化学性质的比较，提高用原子结构理论解释金属单质性质的能力。
3．情感和价值观目标
（1）通过金属性质和用途的学习，加深化学研究和人类生活之间紧密联系的认识，提高学习化学的兴趣。
（2）通过铝热反应实验、铝在纯氧气中燃烧、镁在二氧化碳气体中燃烧等实验，提高化学学习兴趣。培养正确使用化学物质的观念。
[重点与难点]
本节的重点镁和铝的化学性质。本节的难点是铝的特性。
[教学过程]
金属的通性
一、金属的物理性质：
1、金属的分类（三种方法分类）：
（1）在冶金工业上，人们常把金属分为黑色金属和有色金属。即：
（2）按密度大小来分：
（3）按常见与否来分：
2、 金属的原子结构和晶体结构：
（1） 原子的价电子比较少，容易失去电子成为金属离子。
（2） 金属单质中，金属释放出的价电子（自由电子）并不专属于某个特定的金属离子，而为许多金属离子所共有，它们在整个晶体里自由运动。
（3） 靠自由电子跟金属离子之间存在的较强作用力，而使金属原子紧密堆积形成金属晶体。
3、金属的结构特点决定金属的物理性质：
状态：汞是液体，其余为固体。
颜色：大多为银白色，少数有特殊颜色，块状金属有金属光泽。
密度、硬度、熔点：不同金属差别较大。
有延性和展性，导热性和导电性
二、金属的化学性质：
M―ne― =M n+
第一节 镁和铝
一、镁和铝的物理性质：
二、镁和铝的化学性质：
Mg―2e― =M 2+
Al―3e― =M3+
1、镁的化学性质：
（白光）
镁主要用于制轻合金（如镁、铝合金）及照明弹等。
注：一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。如铝硅合金（含Si 13.5%）熔点564℃（Si 1410℃,Al 660.4℃）
2、铝的化学性质：
（1） 与氧易反应放出大量热：
（有生成薄膜、燃烧和用汞化合物擦拭后生成毛状氧化铝三种情况）
（2）强还原性：可以从一些氧化物中夺氧。
8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe
利用铝热反应可以制得熔态金属，用以与 V2O5、Cr2O3、MnO2等反应制得对应的难熔金属。
（3）与酸反应快，但与冷浓H2SO4、浓HNO3呈钝态。
（4）与碱溶液反应：
总之，铝为最常见的抗腐蚀性轻金属，比较活动，它是两性金属。
作业：
第二课时
[教学目标]
1．知识目标
（1）掌握铝与碱反应化学方程式，理解铝跟碱溶液反应的原理。
（2）掌握镁、铝的氧化物的性质。
（3）理解氧化铝的两性。
2．能力和方法目标
（1）通过研究铝跟碱溶液反应的学习，提高从一般规律中理解特殊性质的能力。
（2）通过氧化铝性质的学习，提高分析研究两性氧化物性质的能力。
3．情感态度和价值观目标
掊养热爱科学的情感，激发科学知识运用于生产，生活实际的愿望。
[重点与难点]
本课时的重点和难点铝跟酸、碱溶液反应的原理。
[教学过程]
三、镁和铝的重要化合物：
1、氧化镁和氧化铝的性质、制法及用途：
MgO Al2O3
物理性质 均为白色粉末，高熔点，不溶于水
化学性质 碱性氧化物 两性氧化物
制法 提纯铝土矿（Al2O3、Fe2O3、SiO2）（1）两酸一碱法：（2）两碱一酸法：
用途 耐火材料 耐火材料、冶炼铝的原料
第三课时
[教学目标]
1．知识目标
（1）理解氢氧化铝的两性。
（2）理解氢氧化铝跟氢氧化钠溶液反应过程中的定量关系。
（3）了解合金的一概念。
2．能力和方法目标
（1）通过对氢氧化铝性质研究，提高分析研究两性氢氧化物的性质的能力。
（2）通过对氢氧化铝跟氢氧化钠反应的图象分析，提高分析图像能力。
3．情感态度和价值观目标
（1）通过对由铝土矿冶炼成铝、铝制成铝合金，各种各样的铝合金的应用等知识的学习，培养学生对爱化学的情感。
（2）引导学生对镁、铝及其重要化合物的重要性质、相互转化关系等知识，采用列表或画关联图或写化学方程式等手段进行归纳类比，培养科学的学习习惯。
（3）从合金比纯金属的性质更优越等体验人与人之间的合作的重要性。
[重点与难点]
本课时的重点和难点是氢氧化铝的两性。
[教学过程]
2、氢氧化镁、氢氧化铝的性质、制法：
Mg(OH)2 Al(OH)3
物理性质 白色、难溶于水 白色胶状、难溶于水
化学性质 碱 两性氢氧化物
制法
3、复盐：
由两种不同的金属离子（或离子）和一种酸根离子组成的盐，叫复盐。复盐溶于水时可离解出两种金属的阳离子（或）。
（1） 光卤石：化学式为KCl·MgCl2·6H2O，无色晶体，易潮解，是制取金属镁的主
要原料。
（2） 明矾：化学式为KAl(SO4)2·12H2O或K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，无色晶体，
它兼有钾盐、铝盐、硫酸盐的性质。值得注意的是明矾与Ba(OH)2溶液的反应，当生成沉淀的物质的量最大时反应为： ；当生成沉淀的质量最大时反应为： 。
（3）偏铝酸钠、偏铝酸钾：
只存在于碱性溶液中，能水解，遇少量酸出现沉淀，遇多量酸成铝盐。
遇CO2生成沉淀：
（CO2不足）
（CO2过量）
[例题解析]
例1 在核电荷数为1~18的元素中，其单质属于金属晶体的有 ，地壳中含量最多的金属是 ，熔点最低的金属是 ，具有两性的元素是 ，单质的还原性最强的是 。
解析：元素的金属性、非金属性和两性可用下列经验规律判断：凡是周期数大于主族序数的元素均为金属元素，周期数等于主序数的元素一般为两性元素。本题答案为Li、Be、Na、Mg、Al；Na；Be、Al；Na
例2 将相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中③二氧化碳中燃烧，燃烧后所得固体产物的质量
A.①>②>③ B.③>②>① C.②>①>③ D.③>①>②
解析：根据Mg与O2、N2和CO2的反应，1摩镁在O2中燃烧质量增加16克，在N2中燃烧质量增加9.3克，在CO2中燃烧质量增加22克，所以答案为D
例3 ①向明矾溶液中逐滴滴入氢氧化钡溶液至硫酸根离子刚好沉淀时，溶液的pH值
7（填>、<、=），离子反应总方程式为 ；
②向明矾溶液中逐滴滴入氢氧化钡溶液至铝离子刚好沉淀时，溶液的pH值 7
（填>、<、=），离子反应总方程式为 。
解析： ① > ; Al3+ + 2SO42- + 2Ba2+ + 4OH- = 2BaSO4↓+ AlO2- + 2H2O
② = ; 2Al3+ + 3SO42- + 3Ba2+ + 6OH- = 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓
作业：
第二节 铁和铁的化合物
[教学目标]
（1）铁元素在元素周期表中的位置及原子结构的特点。
（2）铁单质的化学性质（跟氯气、硫、水、酸盐溶液的反应，铁的纯化）。
（3） 三种铁的氧化物的性质与比较。
（2）铁的氢氧化物的性质与比较。
（4） 铁“三角”（即Fe、Fe2+、Fe3+之间的转化）。铁离子的检验。
（5） 使学生初步了解过渡元素的概念。
[教学重点]
铁的化学性质；铁盐和亚铁盐的转化；铁离子的检验。
[教学难点]
二价铁和三价铁的相互转化。
[教学过程]
第一课时
Fe是第四周期第Ⅷ族元素。
一、铁的化学性质：
比较活泼，表现还原性。
1、铁和非金属的反应：
干燥空气中不易与O2作用，湿空气中生锈（主要为电化腐蚀）。高温时发生如下反应：(黑色)
另外：
2、铁水的作用：
3、铁与酸的反应：
4、铁与盐溶液的反应：
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
二、常见铁的化合物：
Fe2O3 红棕色粉末，俗称铁红 FeSO4 白色固体
Fe3O4 黑色晶体，俗称磁性氧化铁 FeSO4·7H2O 浅绿色晶体，俗称绿矾
FeO 黑色粉末 FeCl3 棕黑色
Fe(OH)2 白色固体 FeCl3·6H2O 棕黄色
Fe(OH)3 红褐色固体
第二课时
三、Fe3+与Fe2+的转变：
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
6FeCl2 + 3Br2 = 4FeCl3 + 2FeBr3
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3
2FeCl3 + Cu = CuCl2 + 2FeCl2 （在酸性环境下）
2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 （在酸性环境下）
2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + 2HCl + S↓
注：FeCl3 + Na2S反应：
2Fe3+ + S2- = 2Fe2+ + S↓ （主要）
2Fe3+ + 3S2- = 2FeS + S↓ （S2-过量）
2Fe3+ + 3S2- + 6H2O = Fe(OH)3↓+3H2S （次要）
四、Fe3+与Fe2+的鉴别：
1、观察法：其溶液呈棕黄色者是Fe3+，呈浅绿色者是Fe2+
2、H2S法：通入H2S气体或加入氢硫酸，有浅黄色沉淀析出者是Fe3+，无明显变化的是Fe2+。
3、KSCN法：加入或其它可溶性硫氰化物溶液，呈血红色者是Fe3+，无明显变化的是Fe2+。Fe3++ SCN- = [Fe(SCN)]2+
4、苯酚法：加入苯酚溶液，呈紫者是Fe3+，无明显变化的是Fe2+。
Fe3++6C6H5OH → [Fe(C6H5O)6]3- + 6H+
5、碱液法：分别通入氨气或加入氨水或碱液，生成红褐色沉淀者是Fe3+，生成白色沉淀，并变为灰绿色，最终变成红褐色者是Fe2+。
6、淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝者Fe3+，无明显变化的是Fe2+。
2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2
7、铜片法：分别加入铜片，铜片溶解且溶液变为蓝色者是Fe3+，无明显变化的是Fe2+。 Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+
8、KMnO4法：分别加入少量酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液的紫红色变浅的是Fe3+，颜色基本无变化的是Fe2+。
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ +4H2O
[例题解析]
例1 Fe、Cu、FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液五种物质共同置于同一容器中，在下述情况下哪些能存在，哪些不能存在（不考虑阴离子）？
（1）若反应后有Fe剩余，则容器里还可能有 ① ；除Fe剩余外，还有相当量的Fe2+，则还可能有 ② 。
（2）若反应后容器里有相当量Cu2+，则可能还有 ③ ；若除Cu2+外，还有相当量Cu，则不可能有 ④ ；若除Cu2+外，还有相当量Fe3+ ，则还可能有 ⑤ 。
解析：①Cu、Fe2+ ②Cu ③Fe2+、Cu或Fe2+、Fe3+或Fe2+
④Fe、Fe3+ ⑤Fe2+
例2 阅读下列材料，回答问题：
材料1：当我们用蘸有蓝黑墨水的钢笔写字时，刚写的字，呈蓝色字迹，但随后字迹就逐渐变成了黑色，这是为什么？
原来蓝黑墨水是一种混合物，其中的蓝色，是一种可溶性的蓝色染料，日久易褪色；它的另一主要成分为鞣酸与硫酸亚铁反应生成的浅绿色鞣酸亚铁，颜色不很明显。用它写在纸上，是蓝色字迹，随后蓝黑墨水中的鞣酸亚铁就与空气中的氧气起反应生成鞣酸铁，鞣酸铁是一种不溶于水的黑色沉淀，因此用蓝黑墨水写的字会由蓝色逐渐变为黑色。
问题：①盛蓝黑墨水的瓶子盖能否长时间打开？为什么？若不慎让蓝黑墨水污染了衣服，单纯用洗涤剂是不宜洗掉污渍的，应选用什么性质的物质来除污渍？
②茶水中含鞣酸，用茶水送服缺铁性贫血的补血药物FeSO4是否合适？
材料2：同学们大都见过红砖与青砖，你们是否知道它是由同种砖坯烧制而成的？
将用粘土制成的砖坯置于窑内，先用大火将砖坯从外到里烧透，然后停下，使砖和窑体慢慢冷下来。在这个过程中，空气非常充足，砖坯中的铁元素被氧化成Fe2O3,它是红色的，砖里有了它就显红色，这样就得到红砖。
如果在砖坯被烧透之后，不让它自然冷却，而从窑顶不断向下淋水使砖冷却，结果红砖就变成了青砖。
问题：①解释红砖变青砖的原因。
②据新闻报道，某些地方限制粘土砖的生产，请你分析一下为何要限制粘土砖的生产。
解析：1、①盛蓝黑墨水的瓶子盖不易长时间打开，因为一者会造成水分的蒸发，二者会使墨水中的鞣酸亚铁氧化生成沉淀而变质。应选用还原性的物质除污渍（如2%的草酸溶液），将不溶性的黑色鞣酸铁还原为可溶性的鞣酸亚铁而被溶解洗掉污渍。
②用茶水送服不合适，因二者反应，不利于铁的吸收。
2、①当从窑顶向下淋水时，由于窑内温度很高，水迅速变为水蒸气，使窑内压强增大，阻止了空气进入，在窑内形成了一个缺氧的环境，这时水蒸气与窑内炽热的碳反应，产生大量还原性气体，将砖体内的Fe2O3转变成为FeO或Fe3O4，由于它们都是黑色的，所以红砖变成了青砖了。
②节约耕地，节约能源，减少污染等。
第三节 金属的冶炼
[教学目标]
1．知识目标
（1）金属冶炼的一般原理。
（2）金属回收的重要意义。
（3）理解电离度、电离平衡等含义。
2．能力和方法目标
通过比较金属活动性顺序和金属冶炼方法，提高分析探究能力。
3．情感和价值观目标
通过金属冶炼和废旧金属回收等学习，提高环境保护意识和科学的资源利用观念。
[重点与难点]
金属治炼的一般方法。
[教学过程]
教学过程：
1、 金属在自然界中的存在形式：
1. 游离态
化学性质不活泼的金属,在自然界中能以游离态的形式存在,如：Au Ag Pt Cu
2. 化合态
化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在,如： Al Na
说明： 少数金属在自然界中能以游离态的形式存在; 而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在.
2、 金属的冶炼：
1. 金属冶炼的实质
用还原的方法,使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子.
Mn+ + ne-→M
2. 金属冶炼的主要步骤：
1 矿石的富集
目的：除去杂质,提高矿石右的有用成分的含量;
2 冶炼
目的：得到金属单质.
原理：利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质.
3 精炼
目的：提高金属的纯度.
3. 金属冶炼的一般方法：
根据金属的活泼性.
(1)热分解法：
适用范围：不活泼金属 Ag----Au
如： 2Ag2O==4Ag + O2↑
2HgO==2Hg + O2↑
(2)还原法：
适用范围：较活泼的金属 Zn----Cu
如： Fe2O3 + 3CO ==2Fe + 3CO2
Cr2O3+2Al ==2Cr +Al2O3
常用的还原剂：C 、CO、 H2 和活泼金属如铝等.
说明铝热反应也属于热还原法.
[思考]对于极活泼金属的冶炼,能否用热还原法 如不能则应使用什么方法
3.电解法：
适用范围：活泼的金属 K----- Al
如： 2Al2O3 ==== 4Al + 3O2↑
2NaCl===2Na +Cl2↑
比较： 2NaCl+2H2O===2NaOH +H2↑+Cl2↑
2CuSO4+2H2O===2Cu+2H2SO4+O2↑
电解法也常用于某些不活泼的金属的精炼.
[说明]电解法的缺点是要消耗大量的电能,成本较高.
3、 金属的回收与环境、资源保护
1. 金属回收的意义
(1)节约矿物资源;(2)节约能源;(3)减少环境污染.
2. 回收废金属的利用.
大部分可以重新制成金属及化合物再用.
实例：
废铁屑可以铁盐或亚铁盐,如绿矾,废旧钢铁可以炼钢.
从电解精炼铜的阳极泥中可以回收金银等贵重金属
从定影液中可以回收金属银.
小结：金属的活动性顺序与金属的冶炼方法.
[例题解析]
例1 不太活泼的金属元素硝酸盐在受热分解时金属元素将转变为其氧化物或单质。在通风橱中给盛有少量硝酸汞固体的试管加热，最后试管中（ ）
A、留下银白色的液体
B、留下少量白色硝酸汞固体
C、留下红色氧化汞固体
D、无剩余物
例2 冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气（或氢气，或一氧化碳）法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石炼铜；（Ⅱ）湿法炼铜；（Ⅲ）铝热法炼铬；（Ⅳ）从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是（ ）
A．（Ⅰ）用① B．Ⅱ用② C．Ⅲ用③ D．Ⅳ用④
解析：金属冶炼的方法与金属在自然界中存在的状态、金属活动性有关。一般电解法适合冶炼金属性强的金属（金属活动顺序表Al以前）；而水煤气（H2、CO）法、焦炭法、活泼金属置换法等用还原剂还原金属法，适合于金属活动性介于Zn~Cu之间的大多数金属的冶炼。
对于（Ⅰ）
符合①
对于（Ⅱ） Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 符合③
对于（Ⅲ） 符合③
对于（Ⅳ）先从光卤石提取MgCl2,再电解MgCl2
符合④
故本题答案为B
例3用氧化铝、二氧化锰作为原料，如何制取金属锰？写出反应的化学方程式。
2Al2O3====4Al+3O2↑
高温
3MnO2+ 4Al == 3Mn+2Al2O3
例4根据下图所示实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置，回答以下问题：
①反应过程中发生的现象是：
玻璃管里粉末由红棕色逐渐变黑，B中溶液出现浑浊。
；
②塑料袋的作用是 收集未反应完的CO，以防中毒
。
[作业]
1．古代的“药金”外观与金相似,常被误认为是金子,冶炼方法如下：将碳酸锌赤铜(Cu2O), 木炭混合加热到800℃得到金光闪闪的 “药金” .
(1) “药金”的主要成分是： .
(2) 有关冶炼的化学方程式： .
2．写出由废铁屑(含少量氧化铁)和稀硫酸制取硫酸亚铁的化学方程式.
3．某金属氧化物在高温下与足量CO反应,生成的气体通过足量的澄清石灰水得到沉淀的质量为原氧化物的质量的1.25倍,该金属为：
A.Fe B.Cu C.Pb D.Zn
(B)
小论文：
如何为节约能源和保护环境作出自己的贡献？
注：
蓝铜矿Cu3[CO3] 2（OH）2
孔雀石Cu2(OH)2CO3
原电池原理及其应用
教学目标
1．使学生理解原电池原理
2．常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池
3．使学生了解金属的电化学腐蚀
教学重点 原电池原理
教学难点 金属的电化学腐蚀
教学方法 实验探究法
教学用品 铁丝、铜丝、锌片、钢片、稀硫酸、导线、烧杯、电流计
教学过程
第 一 课 时
[引言]前几节我们学习了有关金属的知识，了解了铁和铜的性质。铁是比较活泼的金属，能溶于稀硫酸，铜是不活泼金属，不溶于稀硫酸。如果我们把铁和铜连接在一起，同时放到稀硫酸中，会发生什么现象呢？下面我们做这个实验。
[学生实验]见教材图4-23。
[提问]大家看到了什么现象？
[讲述]把铁丝和铜丝的上端连接在一起，放入稀硫酸中，在金属丝中有电子流动，构成一个小电池，我们叫它原电池。下面我们就来研究原电池的原理及其应用。
[板书]第四节 原电池原理及其应用
一、原电池
[学生实验]用锌片、铜片、稀硫酸按下列要求做实验。
实验步骤 现象
1．锌片插入稀硫酸2．铜片插入稀硫酸3．锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸4．锌片和铜片之间连电流表5．用干电池判断电流方向 　
[设疑]1．锌片和铜片分别插入稀硫酸有什么现象发生？
2．锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，铜片上为什么有气泡产生？
3．锌片的质量有无变化？溶液中c(H+)如何变化？
4．写出锌片和铜片上变化的离子方程式。
5．电子流动的方向如何？
[学生讨论]
[板书]锌片 Zn－2e－==Zn2+（氧化反应）
铜片 2H++2e－==H2↑（还原反应）
电子由锌片经导线流向铜片
[讲述]我们知道，物质发生反应时，常伴有化学能与热能、光能等的相互转化。例如，镁条在空气中燃烧的化学反应，伴有放热、发光等现象。这说明化学能转变为热能和光能。那么，我们做的这个实验是化学能转变为哪种能呢？
[学生回答]
[教师总结]这种化学能转变为电能的装置叫做原电池。
[板书]原电池的定义：化学能转变为电能的装置。
[讲述]这一现象早在1799年被意大利的物理学家伏打捕捉到并加以研究，发明了世界上第一个电池------伏打电池，即原电池。
[观看计算机软件]模拟原电池两极的氧化还原反应
[投影]（学生填写下表）
电极 电极材料 电极反应 反应类型 得失电子的粒子 电子流动方向
负极 锌片 Zn－2e－==Zn2+ 氧化反应 Zn原子 Zn片→Cu片
正极 铜片 2H++2e－==H2↑ 还原反应 H+离子
[引导思考]原电池的两极材料如何选择呢？
[讨论]
[学生精读]课本第103页，第7行至第12行
[投影]
电极 电极材料 反应类型 电子流动方向
负极 还原性较强的金属 氧化反应 负极向外电路提供电子
正极 还原性较弱的金属 还原反应 正极从外电路得到电子
[讲述]下面我们再做几个实验共同探讨一下原电池的组成条件和原理。
[投影]
[设疑]1．哪种装置可以形成原电池？
2．指出正、负极溶液上各发生什么变化？
3．电子的流动方向如何？
[学生讨论]（A、B、C可形成原电池）
[讨论]通过以上做的几个实验，总结一下组成原电池的条件及原理。
（学生发言后小结）
[板书]1．组成原电池的条件
①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极
②电极材料均插入电解质溶液中
③两极相连形成闭合电路
2．原电池的原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。
[设计实验] 有锌片、铜片、橘子、pH试纸、电流表，请同学们推断一下能否组成原电池，并亲手设计一个原电池。
[讲述]通过这个实验，同学们知道了用橘汁作电解液也可以组成原电池、我们回家也可以用其他金属、水果、液体再试一试，把两个极板的另一端通过导线接触耳机的两极，仔细听听有什么声音，并想想说明什么问题？
[练习]X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池
的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ）。
A．X＞Y＞Z B．X＞Z＞Y C．Y＞X＞Z D．Y＞Z＞X
[小结]按板书的内容，归纳本书的内容和要点
[作业]课本习题一、l、3、4，二、l、2、3
[预习]1．本节“二、化学电源”、“三、金属的电化学腐蚀”
2．回家搜集废干电池并拆开，弄清它的构造及原理。
第 二 课 时
[提问复习]组成原电池的条件是什么？
[引言]人们应用原电池原理，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同的需要。请同学们说说你所知道的电池的用途。
[投影]教材图4-24（学生分别述说电池的用途）
[板书]二、化学电源
1．干电池
2．铅蓄电池
[展示]干电池和铅蓄电池实物。
（由学生和教师分别讲述这两种电池的构造和用途）
[阅读]课本中 3．锂电池 4．新型燃料电池（由学生自学完成）
[板书]3．锂电池
4．新型燃料电池：氢氧燃料电池、铝、空气燃料电池
[讲述]生活经验告诉我们，有些金属制品在使用一段时间以后，会失去表面的光泽，严重的会变得锈迹斑斑影响使用，尤其是钢铁制品，在潮湿的空气里，很容易生锈，这实际上是一种被叫做金属腐蚀的现象。下一个问题，我们就要研究一下这个现象。
[板书]三、金属的腐蚀 M－ne－==Mn+
[阅读]学生在教师指导下阅读教材相关内容
[投影]阅读要点：
1．什么是金属的腐蚀？举例说明。
2．金属腐蚀的本质是什么？
3．由于金属接触的介质不同，一般金属的腐蚀可分为几种？各是什么？
4．什么是化学腐蚀？举例说明。
5．什么是电化学腐蚀？
6．在潮湿的空气里，钢铁制品的表面为什么会形成无数微小的原电池？正、负极各是什么？
（学生讨论）
[讲述]在这些微小的原电池里，做负极的铁失去电子被氧化，钢铁表面的水吸收氧气得电子生成OH－， 这样钢铁制品被慢慢腐蚀。
金属的腐蚀和防护
金属原子失去电子被氧化而损耗的过程叫金属的腐蚀，可分为两类：
1、化学腐蚀：
金属和其它化学物质（一般不是电解质）直接接触并发生化学反应而引起的腐蚀。在腐蚀时无电流伴生。
2、电化腐蚀：
不纯金属或合金与电解质溶液发生原电池反应，使较活泼金属失电子被氧化而损耗的过程（此时有电流伴生）。
（1）析氢腐蚀：在酸性较强的溶液环境下，正极有氢气析出。（2H++2e=H2↑)
（2）吸氧腐蚀：若金属在酸性很产弱的或中性溶液环境下，正极上的反应是氧气得电子被还原。（2H2O+O2+4e=4OH-）实际上，钢铁等金属的腐蚀主要是这种吸氧腐蚀。
[板书]
1．化学腐蚀
2．电化学腐蚀
钢铁在潮湿空气里腐蚀 负极：Fe－2e－＝Fe2+
正极：2H2O +O2+4e－==4OH－
[小结投影]
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
　 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属跟氧化剂直接接触 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 金属被氧化的过程 较活泼的金属被氧化的过程
相互关系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生
[讲述]金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。据估计，每年由于腐蚀而直接损耗的金属材料，约占金属年产量的10％。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。金属的防护方法有多种，同学们在课下已做了充分的准备，下面请各组派代表发言。
4、防护：
（1）改变金属的内部组织结构；
（2）在金属表面覆盖保护层；
（3）电化学保护法：
①外加电流的阴极保护法； ②牺牲阳极的阴极保护法。
[讲述]（教师最后总结。）
[例题解析]
例1 下列各种装置中能够形成原电池的是（ ）
v v v v v
Cu Cu Cu Zn Cu Zn Cu Zn Cu Zn
稀H2SO4 稀H2SO4 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 乙醇水溶液
A B C D E
解析：应选BC。
例2 铁、银、稀H2SO4组成原电池时， 是正极，电极反应式是
是负极，电极反应式是 。当有1摩电子由 极通过导线流入 极时， 极将溶解 克， 极上有 克 析出。
解析：根据较活动的电极为负极，较不活泼的电为正极，在发生原电池反应时，负极上失去的电子数等于正极上得到的电子数，进行必要的计算来解答本题。答案为：
铁，,银，2H+ + 2e = H2↑,负，正，负，28克，正，1克，H2 。
例3 原电池装置如图（燃料电池）已知：CH4 氧化 CO32- ，O2 还原 OH- ，写出电极反应式。
CH4 O2
Ag2O
电解质
解析：负极：CH4 +10OH- - 8e = CO32- + 7H2O
正极：2O2 + 4H2O + 8e = 8OH-
总反应：CH4 + 2O2 +2OH- = CO32- + 3H2O
例3 1991年我国首创以铝-空气-海水为能源的新型“海水电池”,该电池以海水为电解液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而供灯塔产生电源,它比干电池产生电流强20~50倍.
(1)该电池的正极材料可以是____________.
(2)写出电极反应_______________________,___________________________ .
(3)写出该电池的总反应____________________________________.
解析： (1)正极材料应比铝的金属活泼性弱,最好用石墨;(2)Al为负极,Al失电子生成Al3+,C为正极,O2得电子生成的O2－会与H2O结合成OH－,注意两极得失电子数要相等(3)海水中Al3+向正极移动,OH－向负极移动,它们在迁移过程中反应生成Al(OH)3沉淀 .
答： (1)C; (2)Al(－)： 4Al－12e = 4Al3+, C(+)： 3O2 + 12e + 6H2O=12OH－;
(3)4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3↓
例3 燃料电池是一种新型电池,它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能.氢氧燃料电池的基本反应是：
X极： O2+2H2O+4e=2OH－
Y极： 2H2+2OH－－4e=2H2O
下列判断正确的是( )
A.X是正极,发生还原反应 B.Y是负极,发生还原反应
C.该电池的导电液可能是稀硫酸 D.该电池的导电液可能是KOH.
解析： 从电极反应式中可以看出,X极得电子,发生还原反应,作正极.Y极失电子,发生氧化反应,作负极.故A正确,B错误.
从电极反应来看,此电池中正极生成OH－,负极消耗OH－,但OH－的总量不变,说明溶液中OH－起导电作用.故该电池使用碱溶液作电解质.则C错误,D正确.
答： AD.
[练习]1．表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普通铁片更易腐蚀的是（ ）。
A．白铁（镀锌铁） B．马口铁（镀锡铁）
C．镀镍铁 D．镀铜铁
2．下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是

A．④>②>①>③ B．②>①>③>④
C．④>②>③>① D．③>②>④>①
3．通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，请解释原因。
[作业]课本习题一、2，二、4、5，三、1、2
附:几种商品原电池的化学原理
从理论上来说,任何有化学能释放的氧化还原反应都可以设计成原电池装置,将化学能转化为电能.
在实际应用中,要求作化学电源的原电池能产生较大的电压,电容量较大,经济和携带方便.
目前商业应用中的电池主要有：
不可逆电池(一次性使用,不能再生)如干电池.
可逆电池(可以反复充电再生使用)如铅蓄电池、高能电池、燃料电池等.
1.不可逆电池 干电池(锌-锰干电池,每节电池产生电压约1.5伏)
铜帽
塑料隔圈和封蜡
多 锌筒负极
孔 石墨正极
纸 (MnO2+NH4Cl+C+H2O)
潮湿的糊状物(ZnCl2+淀 粉+H2O)
负极反应：Zn2+－2e－=Zn2+
正极反应较复杂,一般写成：2MnO2 +2NH4++2e=Mn2O3 +2NH3+H2O
总反应：Zn+2MnO2+2NH4+= Zn2++2 Mn2O3+2NH3+H2O
干电池不能充电再生,因为放电时两极产物并不留在电极上,充电时就不容易重新生成原物质.充电发生电解时,Zn若作阳极会继续溶解;Zn若作阴极,难以重新生成锌,而是NH4+释放的H+放电产生H2,而石墨阳极上会是Cl－放电产生Cl2,氢气和氯气的混合气体化合时容易发生爆炸危险.因此干电池是一次性消耗电池.
废弃的干电池应该回收,可以再生石墨电极、MnO2和锰的化合物、铜、锌和锌的化合物、氨和铵盐等.
此外还有碱性干电池如锌-二氧化锰电池,以及锂-二氧化锰高能非水溶液的锂电池等,都是不可逆电池.
2.可逆电池——充电电池
①镉-镍电池：其负极为海绵状金属镉(Cd),正极的外层为NiO2,电解液为KOH或NaOH的水溶液.
放电电极反应：
(－) Cd －2e+2OH－=Cd(OH)2 ; (+) NiO2+2e+2H2O=Ni(OH)2+2OH－;
充电电极反应：
阴极(接电源负极)：Cd(OH)2 + 2e = Cd + 2OH－;
阳极(接电源正极)：Ni(OH)2+2OH－－2e = NiO2+2H2O.
总反应： Cd+NiO2+2H2O Cd(OH)2+Ni(OH)2
由于OH－参加电极反应,故需碱性物质如KOH等作电解质，电极产物均留在电极上,故可充电再生.电极反应物和产物中均无气体,故可以密封,不会象干电池那样容易产生腐蚀作用.广泛用于电子工具产品和计算器等中.
②铁-镍电池
总反应：Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2
原理同①.
③锌-银电池
总反应：Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag
原理同①
上述电池的创新都是建立在以下基本原理之上
“较活泼金属+较不活泼金属氧化物+H2O 金属氢氧化物+金属氢氧化物或氧化物”,电解液均为碱性电解质.
据此,还可以制造出许多类似的原电池来,如“锂+氧化剂”、“铝+氧化剂”、“H2+氧化剂”等新型原电池，有的是高能原电池.
3.可逆电池组——铅蓄电池(多个单体电池串联在一起,每个单体电池电压约为2伏).
构造：由负极板组、正极板组、电解液、隔离板、电解槽(容器)组成.
铅蓄电池的极板是铅-锑合金制成的栅状极片.负极极片上填塞着灰色的海绵状的单质铅;正极极片上填塞着棕褐色的二氧化铅.每两组极片正、负极交替排列在蓄电池内,每两极之间用玻璃纤维隔离板隔开,防止正、负极接触而短路,还可以防止极板变形和电极板填充的活性物(铅和二氧化铅)脱落.
电解液为30%的H2SO4(密度1.28g/cm3)溶液.
放电(原电池)反应：
负极：Pb－2e+SO42-=PbSO4 ;
正极：PbO2+2e+4H++SO42-=PbSO4+2H2O;
充电(电解槽)反应：
阴极(接电源负极)： PbSO4+2e=Pb+SO42－
阳极(接电源正极)：PbSO4+2H2O－2e=PbO2+4H++SO42－
总反应： Pb+PbO2+4H++2SO42－ 2PbSO4+2H2O
放电时H2SO4浓度减小,电解液密度减小,当密度降到1.05时,必须充电后才能继续使用.否则会影响蓄电池的使用寿命.
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高温
高温
电解
电解
电解
电解
电解

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