2019届一轮复习鲁科版6-3化学能转化为电能——电池教案

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第3节　化学能转化为电能——电池 考纲定位 全国卷5年考情 ‎1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。‎ ‎2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。‎ ‎3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害及保护措施。‎ ‎2017年：Ⅲ卷T11‎ ‎2016年：Ⅱ卷T11；Ⅲ卷T11‎ ‎2015年：Ⅰ卷T11；Ⅱ卷T26(1、2)‎ ‎2014年：Ⅱ卷T12‎ ‎2013年：Ⅰ卷T10、T27(5)、T28(5)；Ⅱ卷T11‎ 考点1| 原电池及其工作原理 ‎(对应学生用书第121页)‎ ‎[考纲知识整合]‎ ‎1．原电池的概念 把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。‎ ‎2．原电池的构成 ‎(1)有两个活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。‎ ‎(2)将电极插入电解质溶液中。‎ ‎(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。‎ ‎(4)能自发发生氧化还原反应。‎ ‎3．工作原理 如图是CuZn原电池，请填空：‎ ‎(1)反应原理 电极名称 负极 正极 电极材料 Zn Cu 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋‎ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 ‎(2)原电池中的三个方向 ‎①电子方向：从负极流出沿导线流入正极；‎ ‎②电流方向：从正极沿导线流向负极；‎ ‎③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。‎ ‎(3)两种装置的比较 图Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。‎ ‎(4)盐桥作用 ‎①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使溶液呈电中性，使原电池不断产生电流。‎ ‎4．原电池原理的三个应用 ‎(1)设计制作化学电源 ‎①首先将氧化还原反应分成两个半反应。‎ ‎②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。‎ ‎(2)比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。‎ ‎(3)加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。‎ ‎[应用体验]‎ 判断正误 (正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)在化学反应中，所有自发的放热反应均可以设计成原电池。(　　)‎ ‎(2)原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(　　)‎ ‎(3)MgAl形成的原电池，Mg一定作负极。(　　)‎ ‎(4)Cu、Al、浓HNO3构成的原电池的负极反应为Al－3e－===Al3＋。(　　)‎ ‎(5)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。(　　)‎ ‎(6)相同情况下，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。 (　　)‎ ‎(7)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。(　　)‎ ‎(8)化学电源工作时，内电路介质中的阳离子一定向正极迁移。(　　)‎ ‎(9)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。(　　)‎ ‎(10)原电池反应时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。(　　)‎ ‎【答案】　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√　(9)√　(10)×‎ ‎[高考命题点突破]‎ 命题点1　原电池的构成和设计 ‎1．在如图所示的8个装置中，不能形成原电池的是____________(填序号)，并指出原因_______________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ ‎【答案】　①③⑤⑧　①中不存在两极；③两极金属相同；⑤中酒精不是电解质溶液，不导电；⑧中没有构成闭合回路 ‎2．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。‎ ‎(1)负极反应式：________________________________________________。‎ ‎(2)正极反应式：__________________________________________。‎ ‎(3)电池总反应方程式：______________________________________。‎ ‎(4)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：‎ ‎①不含盐桥 ‎②含盐桥 ‎【答案】　(1)Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎(2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋‎ ‎(3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋‎ ‎(4)①‎ ‎②‎ ‎[思维建模]　原电池设计的思维模板 (1)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。‎ (2)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥) ‎，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。‎ (3)画装置图：注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线，要形成闭合回路。‎ 命题点2　原电池原理 ‎3．(2015·天津高考)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：95160165】‎ A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 C　[A.Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变；C.电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有‎64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为‎65 g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。]‎ ‎4．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：95160166】‎ A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ B　[②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，失去电子作负极；③中室温下Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应，失去电子作负极，则Fe作正极，A、C错误；②中电池总反应式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。]‎ ‎5．(2018·厦门模拟)将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。‎ 下列说法不正确的是 (　　) ‎ ‎【导学号：95160167】‎ A．盐桥中的K＋移向FeCl3溶液 B．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 D　[A项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I－失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当电流计读数为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。]‎ ‎[题后归纳]　原电池的工作原理简图 注：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。‎ ‎②若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。‎ ‎③若反应为可逆反应，改变条件，平衡移动方向改变时电流方向也改变，正、负极颠倒。‎ 命题点3　原电池原理的应用 ‎6．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是 (　　)‎ ‎ 【导学号：95160168】‎ A．P>M>N>E　　　　　 B．E>N>M>P C．P>N>M>E D．E>P>M>N A　[由①知，金属活动性：M>N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P>M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N>E。]‎ ‎7．把符合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)‎ ‎(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。‎ ‎(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。‎ ‎(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。‎ ‎【解析】　(1)a中加入CuSO4，消耗一部分Zn，Cu、Zn形成原电池，反应速率加快，所以a放出H2的量减少，但速率加快。‎ ‎(2)a中加入CuSO4消耗Zn，但不影响产生H2的量，速率也加快。‎ ‎(3)CH3COONa与H2SO4反应后生成弱酸CH3COOH，从而减慢反应速率，但产生H2的量没发生变化。‎ ‎【答案】　(1)A　(2)B　(3)C 考点2| 常见化学电源及其工作原理 ‎(对应学生用书第123页)‎ ‎[方法思路突破]‎ ‎1．化学电源中电极反应书写的一般方法思路 ‎(1)明确两极的反应物。‎ ‎(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。‎ ‎(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。‎ ‎(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。‎ 注意：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。‎ ‎2．示例 与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，Zn作负极材料的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，该电池总反应的离子方程式为2FeO＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－。‎ ‎[电源分类突破]‎ 一次电池 碱性锌锰干电池 负极材料：Zn 电极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O 正极材料：碳棒 电极反应：MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－‎ 总反应：Zn＋MnO2＋H2O===‎ ZnO＋Mn(OH)2‎ 锌银电池 负极材料：Zn 电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2‎ 正极材料：Ag2O 电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－‎ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag ‎[对点训练]‎ ‎1．(2018·兰州模拟)被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，在其另一边镀二氧化锰)作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2。下列说法正确的是(　　)‎ ‎ 【导学号：95160169】‎ A．该电池的正极为锌 B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用 C．当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数约为1.204×1023‎ D．电池正极反应式为MnO2＋2e－＋2H2O===Mn(OH)2＋2OH－‎ D　[A项，由电池反应知，Zn元素化合价由0变为＋2，Zn失电子作负极，错误；B项，该电池中二氧化锰参加反应且作氧化剂，错误；C项，电子不进入电解质溶液，电解质溶液导电是通过离子定向移动形成电流，错误；D项，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2＋2e－＋2H2O===Mn(OH)2＋2OH－，正确。]‎ 二次电池——充电电池 ‎1．铅蓄电池是一种二次电池 总反应式为 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ‎2．二次电池充电时的电极连接 ‎[典例导航]‎ ‎(2016·全国Ⅲ卷)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：95160170】‎ A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气‎22.4 L(标准状况)‎ ‎[审题指导]　‎ ‎①2Zn　＋　O2＋4OH－＋2H2O2Zn(OH) ‎　　　　　　　　　‎ 负极：2Zn－4e－＋8OH－===2Zn(OH)　阴极：2Zn(OH)＋4e－===2Zn＋8OH－‎ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－　　　　阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎②放电时阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移；‎ 充电时阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。‎ ‎③消耗1 mol O2转移4 mol e－。‎ ‎【答案】　C ‎(1)充电时，OH－向________极移动。‎ ‎(2)放电时，负极附近的溶液的pH变________(填“大”或“小”)。‎ ‎(3)充电时，阳极反应式为_______________________________________。‎ ‎【答案】　(1)阳　(2)小　(3)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎[对点训练]‎ ‎2．(2018·信阳市一模)某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：95160171】‎ A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移 B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4－xe－===Li1－xMn2O4＋xLi＋‎ D　[A项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li＋向正极迁移，故A正确；B项，放电时，正极发生还原反应，方程式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，故B正确；C项，题图表示用锂离子电池为放电过程，而镍氢电池为充电过程，故负极Li接M极发生M＋H＋＋e－===MH，故C正确；D项，锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：Li＋＋e－===Li，故D错误。]‎ ‎3．已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：‎ Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)放电时，负极反应式为________________________________，‎ 正极反应式为_______________________________________。‎ ‎(2)充电时，阴极反应式为__________________________________________，‎ 阳极反应式为_________________________________________。‎ ‎(3)放电时，K＋向________极迁移，负极的溶液pH的变化为________。‎ ‎(4)充电时，镍镉电池的阴极应与外接电源的________极相连。‎ ‎【答案】　(1)Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2‎ ‎2NiOOH＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－‎ ‎(2)Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－‎ ‎2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O ‎(3)正　减小　(4)负 ‎[题后归纳]　可充电电池的分析方法 (1)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。 需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。‎ (2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。‎ 燃料电池 ‎1．氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。‎ 介质 酸性 碱性 负极反应式 ‎2H2－4e－===4H＋‎ ‎2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 电池总反应式 ‎2H2＋O2===2H2O 注：①燃料电池的电极不参加电极反应通入的燃料发生负极反应，O2发生正极反应。‎ ‎②书写电极反应时，注意介质参与的反应。‎ ‎2．燃料电池中的常见燃料有烃(CH4、C2H6)、烃的衍生物(甲醇、乙醇)、CO、金属(Al、Li等)，燃料在电池中的负极反应。‎ ‎3．以CO为燃料气，请分别写出电解质符合下列条件的正、负极的电极反应式和总反应式(填入表格中)。‎ 电解质 电极反应式或总反应式 ‎①酸性介质 正极 负极 总反应 ‎②碱性介质 正极 负极 总反应 ‎③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质 中自由移动)‎ 正极 负极 总反应 ‎④熔融碳酸盐(CO)‎ 正极 负极 总反应 ‎【答案】　①O2＋4e－＋4H＋===2H2O ‎2CO－4e－＋2H2O===2CO2＋4H＋‎ ‎2CO＋O2===2CO2‎ ‎②O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎2CO－4e－＋8OH－===2CO＋4H2O ‎2CO＋O2＋4OH－===2CO＋2H2O ‎③O2＋4e－===2O2－‎ ‎2CO－4e－＋2O2－===2CO2‎ ‎2CO＋O2===2CO2‎ ‎④O2＋4e－＋2CO2===2CO ‎2CO－4e－＋2CO===4CO2‎ ‎2CO＋O2===2CO2‎ ‎[对点训练]‎ ‎4．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是 (　　) ‎ ‎【导学号：95160172】‎ A．电流由O2所在的铂电极流出 B．O2所在的铂电极处发生还原反应 C．该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋‎ D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 C　[燃料电池，燃料在负极反应，氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应，电流由正极流向负极，A、B正确；由图可知负极反应物为CH3CH2OH(碳元素的化合价平均显－2)，生成物为CH3COOH(碳元素的化合价平均显0)，由质子交换膜可知溶液呈酸性，负极的电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，C项错误。]‎ ‎5．(1)燃料电池是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可以是氢气，也可以是其他燃料，如甲烷、肼等。如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：‎ ‎①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为__________________________________。‎ ‎②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(2)肼分子(H2N—NH2‎ ‎)可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池的负极反应式：___________________________________________，‎ 正极反应式：____________________________________________________，‎ 总反应式：________________________________________________________。‎ ‎(3)以甲醇(CH3OH)为燃料，空气为氧化剂，以熔融K2CO3为电解质环境的燃料电池，负极反应式为__________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 正极反应式为______________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)①甲烷失去电子，甲烷在负极通入，因此电池的负极是a电极，该极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。‎ ‎②由于反应后产生Na2CO3，即电池工作过程中消耗OH－，因此电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小。‎ ‎(2)肼在负极发生失去电子的氧化反应，该电池负极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2↑。‎ ‎(3)甲醇为燃料在负极发生氧化反应，空气中的O2在正极上发生还原反应，但注意电解质中CO的参与。‎ ‎【答案】　(1)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　②减小 ‎(2)N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2↑‎ O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ N2H4＋O2===N2＋2H2O ‎(3)CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O O2＋6e－＋3CO2===3CO ‎[方法技巧]　燃料电池电极反应书写技巧 (1)首先写出正极反应式 ‎①酸性电解质溶液环境下电极反应式：‎ O2＋4H＋＋4e－===2H2O；‎ ‎②碱性电解质溶液环境下电极反应式：‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－；‎ ‎③固体氧化物电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：‎ O2＋4e－===2O2－；‎ ‎④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：‎ O2＋2CO2＋4e－===2CO。‎ (2)根据总反应式减去正极反应式确定负极反应式。‎ 考点3| 金属的腐蚀与防护 ‎(对应学生用书第125页)‎ ‎[考纲知识整合]‎ ‎1．金属腐蚀 ‎(1)本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。可表示为M－ne－===Mn＋。‎ ‎(2)类型 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟具有腐蚀性的化学物质接触 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 ‎2.电化学腐蚀的分类 以钢铁的腐蚀为例进行分析：‎ 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3)，如NH4Cl溶液 水膜酸性很弱或呈中性，如NaCl溶液 负极 Fe：Fe－2e－===Fe2＋‎ 电极材料及反应 正极 C：2H＋＋2e－===H2↑‎ C：O2＋2H2O＋4e－‎ ‎===4OH－‎ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2‎ 联系 吸氧腐蚀更普遍 提醒：铁锈的成分为：Fe2O3·xH2O，其形成过程还涉及如下反应：‎ ‎4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；‎ ‎2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。‎ ‎3．金属的防护 ‎(1)电化学防护 ‎①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理 a．负极：比被保护金属活泼的金属；‎ b．正极：被保护的金属设备。‎ ‎②外加电流的阴极保护法—电解原理 a．阴极：被保护的金属设备；‎ b．阳极：惰性金属。‎ ‎(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。‎ ‎(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。‎ 提醒：牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极，即发生氧化反应的电极常称为阳极。‎ ‎[应用体验]‎ 判断正误 (正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。 (　　)‎ ‎(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均可以发生析氢腐蚀。(　　)‎ ‎(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。(　　)‎ ‎(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。 (　　)‎ ‎(5)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀。 (　　)‎ ‎(6)地下钢管可以通过地下连接铜板以防止钢管被腐蚀。(　　)‎ ‎【提示】　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×‎ ‎[高考命题点突破]‎ 命题点1　金属腐蚀的类型和快慢判断 ‎1．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁(含杂质C)在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　　) 【导学号：95160173】‎ A．②①③④⑤⑥　　　　　 B．⑤④③①②⑥‎ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥‎ C　[①②③④是原电池，⑤⑥是电解池，金属被腐蚀由快到慢的顺序是：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。]‎ ‎2.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。‎ ‎(1)开始时，生铁发生________腐蚀，负极反应式为____________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)一段时间后，生铁发生______________腐蚀，正极反应式为______________________________________________，‎ 具支试管内雨水的pH的变化情况为__________________________________，‎ 最后生铁片表面形成红棕色铁锈(Fe2O3·xH2O)，那么后期溶液中发生的反应方程式有________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________、‎ ‎2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。‎ ‎【解析】　开始时，溶液酸性强发生析氢腐蚀，析氢腐蚀消耗H＋，酸性减弱，一段时间后又发生吸氧腐蚀。‎ ‎【答案】　(1)析氢　Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎(2)吸氧　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　增大　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎[方法技巧]　判断金属腐蚀快慢的方法 (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。‎ (2)对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。‎ (3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。‎ (4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。‎ 命题点2　金属的防护原理及措施 ‎3．(2017·全国Ⅰ卷)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 C　[A项，外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，正确；B项，被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩，正确；C项，高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极，错误；D项，保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应根据环境条件变化进行调整，正确。]‎ ‎4．(2018·江门模拟)利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法不正确的是(　　)‎ A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀速率 B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁的保护属于牺牲阳极的阴极保护法 C．若X为碳棒，开关K置于N处，铁的保护属于外接电流的阴极保护法 D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生还原反应 D　[若X为碳棒，开关K置于N处，X极为阳极，发生氧化反应。]‎