选修4 1.3 化学能转化为电能——电池 教案 (3)

第一章第3节 化学能转化为电能——电池第3课时
【复习提问】1、1909年爱迪生发明了镍铁碱性电池，其化学反应原理如下： Fe+NiO2+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2 ，请判断负极和正极，电解质溶液是什么?尝试写出电极反应。
(－)Fe+2OH—→Fe(OH)2 +2e— (+)NiO2+2e—+2H2O→Ni(OH)2 + 2OH—
2、有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（ ）
①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-
②负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4+10OH—→CO32—+7H2O +8e—
③负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e—→4OH—
④电池放电后，溶液PH不断升高
A.①② B.①③ C.①④ D.③④
【引入新课】由于金属腐蚀而造成的损失非常严重，全世界每年都有大量的金属设备和金属材料都因腐蚀而报废，而由于材料腐蚀造成的事故损失则更为惨重。所以研究金属的腐蚀和防护的意义是不言而喻的。这节课我们就来看看这方面的内容。
【板书】三、金属的腐蚀与防护
【投影】金属的腐蚀照片。
【学生】预习P27第2段。
【板书】（一）金属腐蚀
1、定义：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。
2、分类： 化学腐蚀
电化学腐蚀
3、本质：金属失去电子被氧化成金属阳离子的过程。
【教师】化学腐蚀的例子在生活中也可以见到，比如：铜在高温下被空气中氧气氧化而变黑；轧钢时火红的钢锭表面脱落；做饭用的铁锅天长日久越用越薄等。
【过渡】但是比较严重的还是金属因电化学作用而遭到的电化学腐蚀，下面同学们看看电化学腐蚀的原理。
【学生】预习P27到P28倒数第2段。
【教师】电化学腐蚀根据电解质溶液的酸碱性，一般分为两种腐蚀。首先我们看看第1种情况。
【板书】（二）金属电化学腐蚀的原理
1、吸氧腐蚀

（1）条件：弱酸性或中性或碱性（PH>4.3）
（2）原理：(—)2Fe →2Fe2+ + 4e— (+ )O2 + 2H2O + 4e— → 4OH—
总：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
白色不溶物
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3?nH2O + (3—n)H2O
红棕色不溶物 铁锈
【提问】如果水膜的酸性比较强，是不是还会发生吸氧腐蚀呢？下面我们来看看这种情况。
【板书】2、析氢腐蚀
（1）条件：较强的酸性（PH<4.3）
（2）原理：(—)Fe →Fe2+ + 2e— (+ )2H+ +2e— → H2↑
【强调】如何判断是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀呢？最主要的还是看电解质溶液的酸碱性。要抓住这一点，切记！
【提问】那么电化学腐蚀与化学腐蚀有什么不同呢？大家思考一下。
【投影】
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟周围物质（气体或溶液）直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
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
【教师】下面我们来看看金属的防护，金属防护的原理主要还是依据金属腐蚀的原理。叫做“据腐蚀，来防护”呀！
【学生】预习P29—P30。
【教师】我们在日常生活中也可以看到很多金属防护的例子。比如：自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr，不锈钢不容易生锈；衣架和电线的外面包上一层塑料层，某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈，为什么不能用油；那么这些属于什么防护措施呢？
【学生】回答。
【板书】（三）金属的防护措施
1、改变金属的内部结构，使金属性质改变，成为合金。
2、在金属表面覆盖一层保护层
【提问】在港口，我们经常看到轮船靠船底的外壳处镶嵌着比较多的白色金属锌，那么这些锌是作什么用途呢？
【学生】防止钢材腐蚀。
【教师】对，它属于电化学保护法。
【板书】3、电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。
【教师】讲解原理（以锌铜硫酸铜，用锌铜电极电解硫酸铜为例）。
【板书】（1）牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
（2）外加电流的阴极保护法——电解原理
（3）外加电源在金属表面形成保护膜
【教师】防腐措施的效果由好到差的顺序如下：
【板书】外接电源的阴极保护法﹥牺牲阳极的阴极保护法﹥有一般防腐条件的腐蚀﹥无防腐条件的腐蚀
【练习】下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是（ ）
【小结】小结本节课的内容。
【作业】P32 4、5 P33 7
【板书设计】三、金属的腐蚀与防护
（一）金属腐蚀
1、定义：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。
2、分类： 化学腐蚀
电化学腐蚀
3、本质：金属失去电子被氧化成金属阳离子的过程。
（二）金属电化学腐蚀的原理
1、吸氧腐蚀（1）条件：弱酸性或中性或碱性（PH>4.3）
（2）原理：(—)2Fe →2Fe2+ + 4e— (+ )O2 + 2H2O + 4e— → 4OH—
总：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
白色不溶物
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3?nH2O + (3—n)H2O
红棕色不溶物 铁锈
2、析氢腐蚀
（1）条件：较强的酸性（PH<4.3）
（2）原理：(—)Fe →Fe2+ + 2e— (+ )2H+ +2e— → H2↑
（三）金属的防护措施
1、改变金属的内部结构，使金属性质改变，成为合金。
2、在金属表面覆盖一层保护层
3、电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。
（1）牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
（2）外加电流的阴极保护法——电解原理
（3）外加电源在金属表面形成保护膜
防腐措施的效果由好到差的顺序如下：
外接电源的阴极保护法﹥牺牲阳极的阴极保护法﹥有一般防腐条件的腐蚀﹥无防腐条件的腐蚀