2019-2020年高中化學(xué) （大綱版）第二冊 第四章 幾種重要的金屬 第四節(jié)原電池原理及其應(yīng)用(第二課時).doc

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2019-2020年高中化學(xué) （大綱版）第二冊 第四章 幾種重要的金屬 第四節(jié)原電池原理及其應(yīng)用(第二課時)復(fù)習(xí)上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了原電池的組成條件，現(xiàn)在我們通過一個練習(xí)來復(fù)習(xí)一下這方面的內(nèi)容。練習(xí)判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池，并寫出相應(yīng)反應(yīng)式。（投影下列裝置圖）構(gòu)成了原電池的裝置是_；其中正極材料為_，電極反應(yīng)是_；負極材料為_，電極反應(yīng)是_，總的反應(yīng)是_。答案：（教師講解公布）只有B構(gòu)成了原電池；其余的裝置沒有同時具備原電池的三個條件：A.未形成閉合回路；C.沒有電解質(zhì)溶液；D.兩極材料活性相同，沒有電勢差；E中較活潑的材料不能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，不符合自發(fā)進行反應(yīng)的原則。B中，正極為碳。2H2e=H2；負極為Fe:Fe2e=Fe2+，總反應(yīng)式為：Fe+2H+=Fe2+H2師下面我們繼續(xù)來看幾種實用電池和新型燃料電池。通過閱讀課文來回答鋰電池的特點。板書（3）鋰電池鋰電池具有以下特點：負極為密度最小的金屬材料：使用和貯存壽命長；工作效率高，供出電流的電壓高。過渡燃料電池與前面介紹的電池基本原理相同，但也有區(qū)別，它不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。因此，燃料電池是名副其實的把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置能量轉(zhuǎn)換器。師下面我們簡單了解一下幾種新型燃燒電池。（邊板書、邊講解）板書（1）.鋁一空氣燃料電池（電解質(zhì)為鹽溶液）講解這種電池是用純鋁作負極，空氣作正極，使鋁在鹽溶液中溶解，產(chǎn)生電流?？纱嫫妥鳛槠嚨膭恿ΑＦ鋬?yōu)點是：體積小、能量大、使用方便、不污染環(huán)境、耗能少。（2）.氫氧燃料電池（電解質(zhì)為KOH溶液）講解這種電池能量轉(zhuǎn)化率高，其燃燒產(chǎn)物是水，不會污染環(huán)境。過濾生活經(jīng)驗告訴我們，有些金屬制品在使用一段時間后，會失去表面的光澤，嚴重的會變得銹跡斑斑，實際上金屬的生銹都與原電池的形成有關(guān)。下面我們就來分析一下金屬銹蝕的原因。板書三、金屬的電化學(xué)腐蝕 師什么是金屬的腐蝕?其本質(zhì)是什么?金屬的腐蝕有哪幾種?請同學(xué)們閱讀課本P103內(nèi)容后回答。 學(xué)生閱讀后回答金屬的腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。一般可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。 師請同學(xué)們舉例說明什么是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。 生鐵和氯氣直接反應(yīng)而腐蝕。鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕均為化學(xué)腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中生銹是電化學(xué)腐蝕， 板書1金屬的腐蝕師請同學(xué)們討論化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的區(qū)別和聯(lián)系，并填寫下表。投影 化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與氧化劑直接接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化的過程較活潑金屬被氧化的過程相互關(guān)系化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生 (表中內(nèi)容學(xué)生討論后再顯示) 師請同學(xué)們講述一下金屬在潮濕的環(huán)境中生銹的原因。 生在潮濕的空氣里。鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜這層水膜里含有少量H+和OH一，還溶解了02等氣體，結(jié)果在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液，它與鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數(shù)微小的原電池。 師根據(jù)上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，指出鋼鐵腐蝕時形成的原電池的正極和負極，寫出電極反應(yīng)方程式。 指定學(xué)生板書負極（Fe):2Fe4e=2Fe2+正極（C):2H2O+O2+4e=4OH總反應(yīng)：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2師Fe(OH)2繼續(xù)被O2氧化生成Fe(OH)3，失去部分水轉(zhuǎn)化為鐵銹（Fe2O3xH2O)。這種腐蝕是由于電解質(zhì)溶液中溶有O2造成的。所以把這種電化學(xué)腐蝕叫做吸氧腐蝕。這種腐蝕普遍存在，在電化學(xué)腐蝕中為主。如果電解質(zhì)溶液中有CO2氣體或H時，會有H2放出（析出），所以這種電化學(xué)腐蝕也叫析氫腐蝕。總之，無論是哪種腐蝕，其結(jié)果都是水膜中OH濃度相對增加。板書析氫腐蝕的電極反應(yīng)：負極（Fe）:Fe2e=Fe2+正極（C）:2H+2e=H2師金屬腐蝕的現(xiàn)象在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在，金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能等方面都將發(fā)生變化，會使機器設(shè)備、儀器、儀表的精密度和靈敏度降低，影響使用以至報廢。有些嚴重事故就是由于金屬腐蝕引起的。因此，了解金屬腐蝕的原因和防止金屬腐蝕的方法具有很重要的意義。板書2.金屬的防護師影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個方面。請閱讀課文中有關(guān)內(nèi)容，然后回答兩個問題。問題1金屬鋁為什么不易腐蝕？問題2金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑時，金屬是否容易腐蝕？學(xué)生甲金屬鋁比較活潑，表面可生成致密的氧化物薄膜，使金屬鈍化，保護了內(nèi)層金屬不再被腐蝕。學(xué)生乙不純的金屬易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。過渡介質(zhì)對金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。因此，要經(jīng)常對機器和儀表進行保養(yǎng)。師既然我們已經(jīng)清楚了金屬腐蝕的原因，那么就應(yīng)該從其腐蝕的原因著手，來加強金屬的防護。請同學(xué)們舉一些日常生活中金屬防護的例子。 生改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，制成不銹鋼；在金屬表面覆蓋保護層，如噴漆、涂油、電鍍等。師除以上方法外還可以用原電池的原理來保護金屬。請同學(xué)們根據(jù)原電池的原理想一想被保護的金屬應(yīng)作原電池的哪一極。 生作正極。 師對。像輪船的尾部和在船殼的水線以下部分，裝有一定數(shù)量的鋅塊，就是為了使鋅塊和船體形成原電池，腐蝕了鋅塊而保護了輪船。這種利用原電池原理來減少金屬腐蝕的方法叫電化學(xué)保護法。投影練習(xí)1.表面鍍有保護金屬層的鐵片，當鍍層有破損時比普遍鐵片更易腐蝕的是( )A.白鐵（鍍鋅鐵） B.馬口鐵（鍍錫鐵） C.鍍鎳鐵 D.鍍銅鐵答案：BD（因為鐵比錫、銅活潑，一旦破損，在潮濕的空氣中形成原電池時，鐵是負極被氧化而更易腐蝕） 2用銅鉚釘或鋁鉚釘把兩張鋼板鉚在一起各將發(fā)生什么現(xiàn)象? 答案：若用銅鉚釘，則鉚釘附近的鋼板易生銹；若用鋁鉚釘。則鋁鉚釘會被腐蝕，鋼板不易生銹。 布置作業(yè)P103 一、2二、4.5 三板書設(shè)計二、化學(xué)電源3.鋰電池特點：質(zhì)量輕、電壓高、工作效率高。4.新型燃料電池（1）鋁空氣燃料電池負極（Al）:4Al12e=4Al3+正極（空氣）：3O2+6H2+12e=12OH電池反應(yīng)：4Al+3O2+6H2=4Al(OH)3（2）氫氧燃料電池（電解質(zhì)：KOH溶液）負極（碳棒）：2H24OH4e=4H2O正極（碳棒）：O22H2O4e=4OH總反應(yīng)：2H2O2=2H2O三、金屬的電化學(xué)腐蝕1.金屬的腐蝕。（1）化學(xué)腐蝕 （2）電化學(xué)腐蝕2.金屬的防護教學(xué)說明關(guān)于原電池和金屬的腐蝕及其防護的內(nèi)容，教學(xué)大綱要求屬于B層次和A層次，但筆者認為在學(xué)科知識向綜合性、應(yīng)用性和實踐性轉(zhuǎn)化的今天，聯(lián)系生活實際是非常必要的，因此，本節(jié)課的設(shè)計注重以下幾點：1.基本指導(dǎo)思想挖掘原電池的原理和組成條件，以及金屬的腐蝕和防護的重要意義，使學(xué)生認識到化學(xué)知識與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實驗、日常生活有密切的聯(lián)系，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，更重要的是啟發(fā)學(xué)生運用化學(xué)知識解決實際問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。2.教學(xué)目標在知識方面，引導(dǎo)學(xué)生從實驗現(xiàn)象中理解原電池的原理及組成條件，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和歸納總結(jié)能力。參考練習(xí)1.金屬A不純，混有金屬C，發(fā)生銹蝕時，A先腐蝕，將A與B金屬組成原電池時，則A為電池的正極，A、B、C三種金屬的活動性順序為( )A.ACB B.ABC C.BAC D.BCA答案：C2.電子計算器中所用鈕扣式電池為銀鋅電也，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)為：Zn+2OH2e=Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH。下列敘述正確的是( )A.電流由鋅經(jīng)導(dǎo)線流向Ag2OB. 鋅是陰極， Ag2O是陽極C. 鋅是負極， Ag2O是正極D.工作時，負極區(qū)域溶液pH減小，正極區(qū)溶液pH增大答案：CD3干電池碳棒和鋅筒中間填充了NH4Cl和MnO2的混合物。放電時總反應(yīng)方程式為Zn +2MnO2+2NH=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O，干電池中MnO2的作用是 ( )A干電池中的催化劑 B把C氧化成CO2C把鋅氧化成Zn2+ D把生成的H2氧化成H2O 答案：D 4埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各情況下，腐蝕速度最慢的是 ( ) A在含鐵元素較多的酸性土壤中 B在潮濕疏松透氣的土壤中 C在干燥致密不透氣的土壤中 D在含碳粒較多，潮濕透氣的中性土壤中 答案：C 5在鋼鐵銹蝕過程中，下列5種變化可能發(fā)生的是 ( ) Fe由+2價變?yōu)?3價 O2被還原 產(chǎn)生H2 Fe(OH)3失水形成e2O3 H2O 雜質(zhì)C被氧化除去 A B C D全部答案：C