2011届高三化学第一轮复习――原电池及金属腐蚀

1、理解原电池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式2、了解常见的化学电源，认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用3、认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀【考纲要求】Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。（1）该电池的负极材料是。电池工作时，电子流向（填“正极”或“负极”）。（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是;除去Cu2+，最好选用下列试剂中的（填代号）。a.NaOHb.Znc.Fed.NH3·H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为。【高考链接】（09山东卷）Zn正极锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b2H++2e-→H287g北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。（1）丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)===CH4(g)＋C2H2(g)＋H2(g)△H1=+156.6kJ/mol•C3H6(g)===CH4(g)＋C2H2(g)△H2=+32.4kJ/mol•则相同条件下，反应C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)的△H=kJ/mol。•（2）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。（08年山东理综·29）【高考链接】一、原电池的构成√√【知识梳理】下列哪些装置能构成原电池？整个装置是如何形成电流的闭合回路的?电极反应式及总反应式该如何书写？CuZn-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+----------Zn2+H+SO42-负极正极静电作用二、原电池工作原理三、电极的判断（1）根据两极材料的活性判断；（2）根据电极发生的本质来判断；（3）根据电子、离子的流向或电流的方向判断；（4）根据两极发生的现象判断。四、电极反应方程式的书写(07宁夏高考)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：______________________；银片上发生的电极反应：_______________________。Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑原电池电极反应式的书写：方法归纳：(2)要注意溶液酸碱性，产物是否与电解质溶液反应。*若正极是氧气得电子，在溶液中不存在O2-，在酸性溶液中与H+结合生成H2O，在碱性或中性溶液中，它与水结合成OH-如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在在碱性溶液中以CO32-形式存在(3)正负极反应式相加的总反应式，总反应式减电极反应式得另外一极反应式，要注意电极反应遵循电荷守恒和质量守恒(1)先确定正负极反应物质，并标出相同数目电子的得失。O2+4e-+4H+=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-五、原电池原理的应用（07年山东理综·29）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式。（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。.正极反应，负极反应。1、设计原电池利用Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。负极：Fe–2e-=Fe2+正极：Cu2++2e-=CuCuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4原电池的两极是否一定要插入同一池内?•盐桥的作用是什么？•使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。氧化还原反应得以继续进行•导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂做成的冻胶。练习1：有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀，将A、D分别投入等物质的量浓度盐酸中，D比A反应剧烈，将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是。2、比较金属的活泼性练习2.X、Y、Z、W四种金属片浸入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为________________ZYXWZn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。（1）该电池的负极材料是。电池工作时，电子流向（填“正极”或“负极”）。（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是除去Cu2+，最好选用下列试剂中的（填代号）。a.NaOHb.Znc.Fed.NH3·H2O09山东卷：3、改变化学反应速率（2）金属腐蚀的分类与对比化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟其他物质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触有无电流无电流产生有微弱电流产生被氧化的物质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍、更严重。（1）金属腐蚀的本质：失e-氧化反应金属原子金属阳离子4、金属的腐蚀与防护钢铁表面形成的微小原电池示意图（3）钢铁的电化学腐蚀课堂练习1.如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（2）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：。（3）较弱酸性或中性或碱性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－较强酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。电化学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较强酸性水膜呈中性或较弱酸性或碱性电极反应负极Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极C(+)2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)（4）金属腐蚀速率的快慢（5）金属的防护方法：1、改变金属的内部结构，如：将钢铁制成不锈钢。2、在金属表面覆盖保护层，如：涂油漆、镀Zn、镀Sn、镀Cr等。3、牺牲阳极的阴极保护法4、外加直流电源的阴极保护法一次电池1.碱性锌锰电池锌粉和KOH的混合物MnO2金属外壳•负极是Zn：•Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2•正极是MnO2：•2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-•电池总反应：•Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2五、化学电源2、银锌电池•负极是Zn：•Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2•正极是Ag2O：•Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-•电池总反应：•Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2另一写法Zn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-Zn+Ag2O=2Ag+ZnOpH变化负极：减小正极：增大汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O（1）试写出放电时的正、负极反应式正极:______________________________________负极:______________________________________（2）试写出充电时的阳、阴极反应式阳极:______________________________________阴极:______________________________________PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2OPb+SO42-－2e-=PbSO4PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-PbSO4+2e-=Pb+SO42-二次电池(可充电电池)2.镍镉电池•镍镉电池负极为镉,在碱性电解质中发生氧化反应,正极由NiO2组成,发生还原反应：•Cd极(负极)：•Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2•NiO2极(正极)：•NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-•总的放电反应：•Cd+NiO2+2H2O＝Cd(OH)2+Ni(OH)2燃料电池以硫酸为电解质溶液时：负极：2H2–4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O燃料电池以KOH为电解质溶液时：负极：2H2+4OH-–4e-=2H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：2H2+O2=2H2O氢氧燃料电池电极反应总反应：2H2+O2=2H2O酸性负极正极中性负极正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-总反应：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2OCH4、O2、NaOH溶液组成的燃料电池正极：2O2+4H2O+8e－=8OH-负极：CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O总反应：CH4+2O2=CO2+3H2OCH4、O2、盐酸溶液组成的燃料电池正极：2O2+8H++8e－=8H2O负极：CH4-8e－+2H2O=CO2+8H+1、（08年海南化学·7）关于铅蓄电池的说法正确的是A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)+SO42—(aq)=PbSO4(s)+2e—B．在放电时，该电池的负极材料是铅板C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)+2e—=Pb(s)+SO42—(aq)【随堂巩固】2、将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线、电器连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中正确的是()A．Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+B．负极反应式为：Al－3e－+4OH－＝AlO2－+2H2OC．该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的D．Al是电池正极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出•3、（09上海卷13）右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（）•A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面变为左低右高•C．两试管中相同的电极反应式是：Fe—2e-==Fe2+•D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀