资源简介

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．
4-4-1 原电池原理及其应用（第一课时）
[教学目标]
1．知识目标
（1）原电池原理、构成条件、电极名称的判断。
（2）电极反应方程式的书写。
2．能力和方法目标
（1）可按照学生实验内容设计分组实验，让学生自己验证原电池的存在。
（2）通过锌、铜单独浸入酸溶液中的现象，到锌和铜接触后浸入酸溶液现象的比较，让学生自已研究气泡为什么会在铜片上产生等……，从中培养由表面现象到内在本质的认识，提高透过现象看本质的能力。
3．情感和价值观目标
给学生介绍生活中电池，让学生体会到原电池的具体应用，认识到生活中处处有化学，化学中处处可联系到生活。从而达到爱化学的目的，培养爱科学态度。
[重点与难点]
本课时的重点原电池原理。难点是电极方程式的书写。
[教学过程]
见ppt文件。
课堂练习：
1．埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀过程速率最慢的是（ ）。
（A）在含铁元素较多的酸性土壤中 （B）在潮湿疏松的碱性土壤中
（C）在干燥致密不透气的土壤中 （D）在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中
2．下列现象与电化腐蚀无关的是（ ）。
（A）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿
（B）生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
（C）铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
（D）银质奖牌在空气中久置后表面变暗
3．有A、B、C、D、E五种金属，A的溴化物在常温下分解生成黑色的A，B的氧化物在空气中加热到熔融时不分解，B和C用导线相连，在稀硫酸溶液中组成原电池时，C上有气体产生，D放入C的硫酸盐溶液中得到C的稳定氢氧化物沉淀，用E作电极电解C的盐酸盐溶液时，阴极上放出氢气，阳极上放出氯气，则关于五种金属活动顺序的叙述正确的是（ ） 。
（A）只能判断出B>C，D>C （B）可判断出D>C>B
（C）可判断出E>C>A （D）可判断出D>B>C>A>E
4．在实验室欲加速制取氢气，最好的方法是采用（ ）。
（A）纯锌跟稀硫酸溶液 （B）纯锌+稀盐酸
（C）粗锌（含少量铜）跟稀硫酸溶液 （D）粗锌（含少量铜）跟醋酸溶液
5．下列叙述中正确的是（ ）。
（A）锌跟稀硫酸反应制取氢气，加少量硫酸铜溶液能加快反应速率
（B）镀层被损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀
（C）钢铁表面常易腐蚀生成氧化铁
（D）电化腐蚀中作为正极的金属材料更易被腐朽
[参考答案]
1C，2D，3D，4C，5AC。
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4-4-2 原电池原理及其应用（第二课时）
[教学目标]
1．知识目标
（1）金属腐蚀、电化腐蚀、吸氧腐蚀、析氢腐蚀的一般概念。
（2）生活中常见的化学电源的认识。
（3）利用原电池概念理解金属腐蚀跟防腐的联系。
2．能力和方法目标
（1）通过学习金属腐蚀与金属防腐的学习，提高用化学基础知识解决实际的能力。
（2）通过金属防腐的学习，提高用化学基础知识认识生活实际问题能力。
3．情感和价值观目标
（1）通过铁生锈、钢铁防腐、水果电池等的研究，培养多留意、多观察等习惯。形成遇事多问几个为什么的重要性。
（2）通过原电池原理的学习，可认识到原电池既是各种化学电源的基础、又是金属腐蚀的根本，从而体会科学知识的重要性。
[重点与难点]
本课时的重点是金属的腐蚀和防腐。难点是生活各类化学电源中反应原理的分析。
[教学过程]
见ppt文件。
课堂练习：
1．镁铝合金在碱性溶液中开始反应缓慢，后反应加速。经分析是氧化膜及微电池作用的
结果。下列叙述正确的是（ ）。
（A）微电池负极是镁 （B）微电池负极是铝
（C）铝的电极反应式是2H++2e = H2↑ （D）镁的电极反应式是Mg-2e = Mg2+
2．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，可以取代会产生隔污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式H2+NiO(OH) Ni(OH)2，根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（ ）。
（A）电池放电时，电池负极周围溶液pH不断增大
（B）电池放电时，镍元素被氧化
（C）电池充电时，氢元素被还原
（D）电池放电时，H2是负极
3．国外新近研制的溴化锌蓄电池的基本构造是用碳棒作两极，溴化锌溶液作电解液。 现
有四个电极反应：①Zn-2e =Zn2+ ②Zn2++2e =Zn ③Br2+2e =2Br- ④2Br- - 2e =Br2
那么，充电时的阳极和放电时的负极反应分别是（ ）。
（A）④① （B）②③ （C）③① （D）②④
4．镍--镉(Ni--Cd)可充电电池可以发生如下反应：
Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 ? Cd + 2NiO(OH )+ 2H2O
由此可知，该电池充电时的阳极是（ ）。
（A）Cd （B）NiO(OH) （C）Cd(OH)2 （D）Ni(OH)2
5．如图所示烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（ ）。
（A）(4)(3)(2)(1) （B）(4)(3)(1)(2) （C）(3)(4)(1)(2) （D） (4) (3)(1)(2)
6．下列方法不能用于进行金属防腐处理的是（ ）。
（A）油漆 （B）铝热反应 （C）电镀 （D）改变金属内部结构
7．银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成了硫化银。有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为________________________________________；正极发生的反应为___________；反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为____________________________。
8．从某铝镁合金片上剪下一小块（质量为1.0g），立即投入到盛有10mL10mol/LNaOH溶液的小烧杯中。
（1）自反应开始到反应结束，从小烧杯中可观察到哪些主要现象？请依次写出。
（2）开始时产生气泡的速率较慢，这是为什么？后来的反应速率相当快，这又是为什么？
（3）写出所形成的原电池的负极材料名称和电极反应式。
（4）欲利用该反应来测定合金中铝的含量，还应测定哪些数据？请逐一写出。
[参考答案]
1B，2CD，3A，4B，5C，6B。
7．2Al-6e-=2Al3-；3Ag2S+6e-=6Ag+3S2- ；2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3+3H2S；
3Al+3Ag2S+6H2O=2Al(OH)3+3H2S
8．（1）产生的主要现象有：切口断面处先产生气泡，反应先是较慢逐渐加快；小块合金片在溶液中上下翻动；溶液温度升高（试管外触摸发烫）；反应后的溶液中残留了黑色固体。（2）开始时产生气泡的速度较慢是因为合金表面有氧化膜。后来反应相当快的原因有：氢氧化钠溶液的浓度较大、铝镁合金片在反应时形成了许多微型原电池、反应放热溶液的温度升高等等。（3）正极（镁）：6H 2O+6e=3H2+6OH-。 负极（铝）：2Al+4OH—6e=2AlO+2H2O。（4）至少有四种途径：测定残留固体（镁）的含量；测定产生氢气的体积；测定生成的偏铝酸钠的量；测定反应中有多少氢氧化钠被消耗掉。
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- 1 -(共18张PPT)
原电池原理
原电池 ，金属的腐蚀和防护
1.
本节要点
构成原电池的条件？
3.
原电池的工作原理？
什么是原电池？
4.
原电池的正负极和电子流向如何判断？
2.
⑴将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？
⑵ 将Cu片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？
演示讨论
⑷若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？
⑶将一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？
原电池演示
⑸导线间接一电流计有何现象产生？为什么？
⑹用一干电池连接电流计验证电子流向，确定Zn片, Cu片的正负极是怎样的？
1
化学能
转化为
的
装置
就叫
原电池。
把
电能
什么是原电池？
一、原电池
2.构成原电池的条件是什么？
(1)有两个相连的电极
导体；
相连的形式可以多种多样的；
电极材料可以多种多样。
两种活泼不同的金属。
一种金属与一种非金属（如石墨）。
也可以两电极都是其它材料。
哪种是负极？
电极本身都参与反应吗？
哪个是负极？
电极本身参与反应吗？
哪个是负极？
电极本身一定参与反应吗？
(3)在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。
（必定是放热反应）
正极、负极、电解质溶液构成闭合回路
(2)两电极都接触电解质溶液（酸、碱、盐）
把化学能转化为电能的装置。
闭合电路
电极相连
接触电解质溶液
自发的氧化还原反应分两处进行
3、简单原电池的正负极和电子流向如何判断？
负极（–）：
电 子
电 流
是不活泼金属或非金属，
正极（+）：
是活泼金属，
本身失去电子，
发生氧化反应。
进电子 ，
本身不反应，
得电子发生还原反应。
是溶液中的阳离子
要用到金属活动性顺序表：
注意：
K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au…
活泼性，还原性依次 减弱。
4、原电池的工作原理什么？
氧化反应
Zn-2e=Zn2+
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
2H++2e- =H2↑
阴离子
阳离子
总反应：
负极
正极
2H++2e- =H2↑
Zn-2e- =Zn2+
Zn+2H+=Zn2++H2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(离子方程式）
（化学方程式）
电极反应
正极：
负极：
（氧化反应）
（还原反应）
阳离子
②正负两极上进出电子总数相等，根据电子守恒原理可进行许多有关电极反应的计算。
③原电池反应跟直接反应差别：
反应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。
①原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正（氧化）、负（还原）两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流。
明确以下几点
④利用原电池原理 可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池……。
练习
⒈
判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.
①
②
③
(×)
(×)
(∨)
2H++2e-＝H2↑
负极：
总反应：
正极：
Zn－2e-＝Zn2+
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
⑤
④
(∨)
(∨)
负极：
正极：
总反应：
正极：
负极：
总反应：
Zn－2e- ＝Zn2+
2H++2e- ＝H2↑
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
Fe－2e - ＝Fe2+
Cu2++2e- ＝Cu
Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
⑦
⑥
(×)
(∨)
负极：
正极：
总反应：
Zn－2e-＝Zn2+
Cu2++2e-＝Cu
Zn+Cu2+＝Zn2++Cu
或 Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu
⑧
⑨
(×)
(∨)
负极：
正极：
总反应：
Fe－2e- ＝Fe2+
2H++2e-＝H2↑
Fe+2H+＝ Fe2++H2↑
或 Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
2.
如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是
3。
试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池
⑴
Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag
⑵
2Fe3++Fe=3Fe2+
( D )
( Zn∣AgNO3∣C )
( Fe∣Fe2(SO4)3∣C )
A. 铁圈和银圈左右摇摆不定；
B. 保持平衡状态；
C. 铁圈向下倾斜；
D. 银圈向下倾斜；
本节要点:
1，原电池概念。
2，构成原电池的条件。
3，原电池的正负极和电子流向判断。
4，原电池的工作原理。
小 结(共20张PPT)
原电池原理的应用
锂电池
本节要讨论的内容
5、原电池的应用
二、金属的腐蚀和防护
一、原电池
1、什么是原电池？
2、构成原电池的条件是什么？
3、原电池的正负极和电子流向如何判断？
4、原电池的工作原理是什么？
5.
原电池的应用
(1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。
(2)比较金属活动性强弱。
例1：
下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是
C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；
A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲
上有H2气放出；
B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多；
D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；
（C）
比较反应速率
⑶
例2 ：
下列制氢气的反应速率最快的是
粗锌和 1mol/L 硫酸；
B.
A.
纯锌和1mol/L 硫酸；
纯锌和18 mol/L 硫酸；
C.
粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。
D.
（ D ）
⑷
比较金属腐蚀的快慢
例3：
下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是
(5)
(2)
(1)
(3)
(4)
例4：
下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速
率由慢到快的顺序是
(4)
(2)
(1)
(3)
判断溶液pH值变化
⑸、
例5：
在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为———— mol,溶液的pH值为_________？（溶液体积变化忽略不计）
0.2
解得：
y ＝0.015 (mol)
x ＝0.015 (mol)
＝
＝3.75× 10﹣ 4(mol/L )
∴pH ＝-lg3.75 ×10－4
＝4 -lg3.75
答：……
－0.015
根据电极反应：
正极：
负极：
Zn－2e-＝Zn2+
2H++2e- ＝H2↑
得：
2 2 22.4
x y 0.168
解：
0.2×0.125×2
c(H+)余
∴
2H+ —— 2e——H2↑
4 -lg3.75
0.015
二、
问题讨论
(1).
(2).
金属的腐蚀和防护
判断下列装置是否为原电池？若是， 指出电极名称并写出电极反应式。
若将Fe棒C棒粉碎掺在一起制成一光亮的Fe－C合金棒，插在HCl里，则是否构成了原电池？若是，电极反应是什么？长期放置，铁棒表面会有什么变化？
(3)
(4)
(5)
钢铁腐蚀的本质是什么？什么是钢铁的析氢腐蚀
和吸氧腐蚀？为什么常以后者为主？
生产上常采取哪些金属防腐措施？
钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的
环境里或浓度较大的环境里长期放置，常易生锈
变红，原因是什么？
钢铁表面形成的微小原电池示意图
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
知识总结
1、
2、
金属阳离子
失e-
氧化反应
金属腐蚀的类型
化学腐蚀
电化腐蚀
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
（常见普遍）
㈠.
金属腐蚀
金属原子
金属腐蚀的本质：
3、
金属腐蚀：
是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反应（氧化—还原）而腐蚀损耗的过程。
4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
Fe2O3 · nH2O
（铁锈）
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性。
水膜呈中性或酸性很弱。
CO2+H2O?H2CO3 ? H++HCO 3-
电极反应
负极Fe(- )
Fe-2e=Fe2+
2Fe-4e=2Fe2+
正极C(+)
2H++2e=H2↑
O2+2H2O+4e=4OH-
总反应:
Fe+2H+=Fe2+↑
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
联系
㈡
钢铁腐蚀的防护：
例6：
改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢。
⒈
A.
C.
铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；
B.
D.
它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；
2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是
环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；
（ D ）
它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
2.金属表面覆盖保护层
3.电化学保护法
原理：
原理 ：
如油漆、油脂等，电镀（Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化
物薄膜）作保护层。
隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。
——牺牲阳极的阴极保护法
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。
牺牲阳极的阴极保护法示意图
练 习
1。
如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）
若液面上升，则溶液呈 性，发生
腐蚀,电极反应式为：负极： ,
正极： ；
若液面下降，则溶液呈 性，发生
腐蚀，电极反应式为：负极：
正极： 。
（2）
中性或碱性
吸氧
Fe–2e-＝Fe2+
O2+2H2O+4e-＝4OH－
酸性
析氢
Fe–2e-＝Fe2+
2H++2e-＝H2↑
2、
分析右图，按要求写出有关反应方程式：
（1）、铁棒上的电极反应式为：
（2）、碳棒上的电极反应式为：
（3）、溶液中发生反应的化学方程式：
3、
镍—镉可充电电池可发生如下反应：
Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
放电
充电
A. Cd,
（ D ）
B. NiO(OH),
D. Ni(OH)2
C. Cd(OH)2
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
O2+2H2O+4e-＝4OH-
2Fe–4e-＝2Fe2+
4.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜
〔(CH3COO)2Cu〕，将产生两种影响生成速率的因素，其
一是： ，
其二是：
；
5.有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，试设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。
H+与CH3COO－结合生成CH3COOH，使H+浓度减小，从而减慢了反应速率。
Zn置换出Cu形成了原电池，从而加快了反应速率
原电池小结
定义
形成条件
正负极名称和电子流向判断
工作原理（氧还反应，熟写电极反应式）
应用
分析各种电池。
比较金属活动性强弱
比较反应速率
比较金属腐蚀的快慢
判断溶液pH变化
金属的腐蚀和防护
原电池
腐蚀（定义、本质、类型）
腐蚀防护（常见三种方法）
（从活泼性比较、电子得失、氧还反应等多角度判断）
题型
（三点记住）

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