高中化学 化学反应与能量——原电池金属的电化学腐蚀

高中化学 化学反应与能量——原电池金属的电化学腐蚀，包括化学电源的分类、金属的电化学腐蚀与防护、盐桥的作用等内容。

原电池 金属的电化学腐蚀

• 知识梳理
  • 原电池
    • 装置特点
      • 化学能转化为电能
    • 形成条件
      • 两个活泼性不同的电极
      • 电解质溶液
      • 形成闭合回路
      • 自发进行的氧化还原反应
    • 反应原理
      • 负极发生氧化反应，正极发生还原反应（负氧正还，谐音“父亲养我挣钱还他”）外电路：电子（负极流出-沿导线-流向正极）内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极
    • 电极反应
      • 正、负极的判断
      • 电极反应式及电池总反应方程式的书写
  • 化学电源
    • 判断电池优劣的标准
      • 电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少或者输出功率的大小以及电池可储存时间的长短
    • 分类
      • 一次电池
        • 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池等消耗到一定程度就不能使用了
      • 二次电池
        • 铅蓄电池、镉综电池等可多次重复使用
      • 燃料电池
        • 氢氧燃料电池等，电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件，燃料和氧化剂连续地由外部供给。在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出，于是电池就连续不断地供电
  • 金属的电化学腐蚀与防护
    • 金属的腐蚀
      • 本质
        • 化学腐蚀
        • 金属失电子被氧化
      • 类型
        • 电化学腐蚀
          • 析氢腐蚀
          • 吸氧腐蚀
        • 防止金属被氧化
    • 金属的防护
      • 本质
      • 方法
        • 改变金属内部的组织结构或在金属表面覆盖保护层
        • 电化学
          • 牺牲阳极的阴极保护法
          • 外加电流的阴极保护法
  • 盐桥
    • 一般是装有含琼胶的饱和KCI溶液的U形管
    • 作用
      • 1.形成闭合回路，使两侧溶液形成通路
      • 2.平衡电荷
      • 3.提高工作效率，最大程度地降低副反应的发生
• 学法指导
  • 原电池原理的应用
    • 各种不同用途的电池的广泛应用
    • 金属的防护
    • 金属器皿修补
      • 例如：铁器损伤用比铁活泼的金属锌修补
    • 判断金属活动性强弱
      • 一般负极金属比正极活泼
    • 加快反应速率
      • 锌与稀硫酸反应制取氢气用粗锌会加快产生氢气的速率
  • 原电池电极反应式的书写
    • 常见形式
      • 负极参加反应的原电池
        • 负极材料失电子，被氧化
        • 正极反应考虑电解质溶液
          • 酸性溶液
          • 中性溶液
          • 不活泼金属盐溶液
      • 两极都参加反应的原电池
        • 如铅蓄电池
      • 两极都不参加反应的原电池
        • 如氢氧燃料电池
    • 书写方法
      • 根据原电池的构造，先分析正、负极，再根据反应规律书写电极反应式
      • 根据电池的总反应，找到氧化反应或还原反应，写出一个简单的电极反应式，再用总反应减去简单的电极反应，从而得到另一个较复杂的电极反应式
      • 书写时，考虑电解质溶液中的离子的参与（尤其是燃料电池）
  • 原电池原理
    • 判断是否为原电池
      • 依据原电池的形成条件
    • 原电池中的反应和变化
      • 负极
        • 氧化反应
      • 正极
        • 还原反应
    • 考查电解质溶液中离子运动方向
      • 阳离子移向正极
      • 阴离子移向负极
  • 原电池正负极的判断
    • 方法
      • 依据电极材料判断
        • 负极
          • 相对活泼
            • 不要形成“活泼金属一定作负极”的思维定式
        • 正极
          • 相对不活泼的金属或非金属
      • 依据工作原理判断
        • 负极
          • 电子流出（电流流入），电解质溶液阴离子流向的极
        • 正极
          • 电子流入（电流流出），电解质溶液阳离子流向的极
      • 依据电极反应的现象判断
        • 负极
          • 一般是不断溶解，质量减少的极
        • 正极
          • 有气体生成或质量增加的极
      • 依据反应类型判断
        • 负极
          • 失去电子，发生氧化反应
        • 正极
          • 得到电子，发生还原反应
    • 延伸
      • 考查原电池中电流、电子移动方向
• 总结升华
  • 学习误区
    • 误以为活泼金属一定作负极
    • 要考虑电解质溶液对电极活性的影响
    • 例如Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，Al为负极，因为AI与NaOH溶液反应失去电子，Mg不与NaOH溶液反应
  • 知能提升
    • 原电池的电极反应式与总反应式书写
    • 注意
      • 书写电极反应式时，要注意原子数、电荷数是否守恒
      • 注意根据电解质溶液的性质确定产物
    • 电极判断方法参照学法指导