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原电池金属的腐化与防护

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  原电池金属的腐蚀与防护_材料科学_工程科技_专业资料。第六节 原电池 金属的腐蚀与防护 目的要求:1. 使学生了解原电池的化学原理 2. 了解金属腐蚀,特别是电化腐蚀和金属防护的一般方法。 重点、难点:原电池的化学原理和金属的电化腐蚀 教学方法:探索法(

  第六节 原电池 金属的腐蚀与防护 目的要求:1. 使学生了解原电池的化学原理 2. 了解金属腐蚀,特别是电化腐蚀和金属防护的一般方法。 重点、难点:原电池的化学原理和金属的电化腐蚀 教学方法:探索法(启发引导) 引入 我们知道,物质发生化学反应时必然要有能量的变化,也就是说化学能常常 与热能、光能等相互转化。比如在一般化学反应里,常表现出放热或吸热的 现象,有的化学反应还伴随有发光,产生电流等等。今天我们主要探讨的是 有关化学能是如何转变为电能。 初中我们就已经学习过,活泼金属能与酸反应放出氢气,而不活泼金属就不 能与酸反应置换氢气。 (1)把一块锌片和一块铜片平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象。 Zn Cu 现象:锌片上有气体放出,铜片上无明 显现象。 实验 H2SO4 分析 Zn + 2H+ === Zn2+ + H2 2e 板书 金属活动性顺序:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属单质失电子能力:强 弱(还原性) 金属离子得电子能力:弱 强(氧化性) 现象:锌片不断溶解、铜片上有气泡、 灵敏电流计指针发生偏转。 Zn Cu 实验 H2SO4 结论 明确 板书 两极发生氧化还原反应,产生电流。 (1) 锌比铜活泼 (2) 氢离子在铜片上获得电子 电极名称 锌片(负极)Zn – 2e === Zn2+(氧化反应) 电极材料 铜片(正极)2H+ + 2e === H2(还原反应) (电极反应式) 总化学方程式:Zn + 2H+ === Zn2+ + H2 板书 第六节 原电池 金属的腐蚀与防护 一. 原电池: 1. 原电池形成三条件: (1) (2) (3) (1) (2) (3) 正负电极 电解质溶液 电极接触或导线连接 相对活泼金属作负极---- 电子流出-----氧化反应 相对不活泼金属(或碳)作正极------电子流入------还原反应 导线中(接触)有电流通过,使化学能转变为电能 2. 原理三要点: 3.原电池:把化学能转变为电能的装置 练习 下列能发生原电池反应的是 Cu Cu Zn Cu Zn Cu AgNO3 乙醇 硫酸 硫酸 实质 结果 板书 电极在电解质溶液中的氧化还原反应 活泼金属被氧化、被腐蚀。 二、金属腐蚀与防护: 1. 金属腐蚀: 金属 (或合金) 跟周围接触到的气体 (或液体) 反应而腐蚀损耗的过程。 (1) 本质:金属原子失电子而被氧化 M – ne == Mn+ (2) 分类: 化学腐蚀:金属与其他物质 直接氧化反应 金属被氧化 (不是电解质溶液) (无电流产生) 电化腐蚀:不纯金属或合金 发生原电池反应 活泼金属被氧化 电解质溶液 (有电流产生) 板书 (3)钢铁腐蚀: 铁:负极 水膜(电解质溶液) 在钢铁表面形成无数微小 原电池 碳:正极 分类 条件 负极反应 正极反应 总反应 析氢腐蚀 水膜酸性较强(弱酸) Fe –2e === Fe2+ 2H+ + 2e === H2 Fe + 2H+ == Fe2+ + H2 吸氧腐蚀 水膜酸性较弱或呈中性 2Fe –4e === 2Fe2+ 2H2O + O2 + 4e == 4OH2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O 次要 主要 4. 金属的化学腐蚀: 例如:铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀,在工业生产中氯气跟铁或 与其他金属化合使金属锈蚀。 概念:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。 特点:反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。 5.化学腐蚀与电化腐蚀的对比 (1) 相同点:金属原子失电子而被氧化的过程,即金属原子转化为阳 离子的过程。 (2) 不同点: 条件 金属与氧化剂直接反应 不纯金属与电解质溶液接触 现象 无电流 有电流 本质 金属被氧化 活泼金属被氧化 (3) 相互关系:往往同时发生,电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。 讨论 原电池中的电荷移动方向: e 外 电 路 内 电 路 阴离子 阳离子 板书 几种常见新型原电池 1. 铅蓄电池 Pb + PbO2 + 2H2SO4 ==== 2PbSO4 + 2H2O (-) (+) 2. 燃料电池 新型电池中,电极的导电材料一般多孔的金属板,负极是通入还原剂的 一方,正极是通入氧化剂的一方。 如:氢氧燃料电池,电解质溶液为 30%的氢氧化钾溶液: 正极: O2+ 4e + 2H2O === 4OH负极: 2H2 –4e + 4OH-=== 4H2O 又如:甲烷燃料电池;电解质溶液为氢氧化钾溶液: 正极:2O2 + 8e + 4H2O === 8OH负极: CH4 + 10OH- -8e === CO32- + 7H2O 总反应:CH4 + 2O2 + 2OH- === CO32- + 3H2O 白口铁 马口铁 介绍 板书 金属腐蚀的防护 1. 金属腐蚀的原因:金属本身的组成和结构是锈蚀的根据;外界条件 (如: 温度、湿度、与金属接触的物质)是促使金属锈蚀的客观因素。 2. 防护: (1) 改变金属内部组成结构,可以增强金属耐腐蚀的能力。如: 不锈钢。 (2) 在金属表面覆盖一层保护层,以断绝金属与外界物质接触, 达到耐腐蚀的效果。 (油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、 氧化成致密的氧化膜) (3) 电化学保护法: 牺牲阳极阴极保护法、 外加电流阴极保护法。 教材:1、2、3、4、5 练习册 作业

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