原电池原理金属的电化学腐蚀

实验六原电池原理金属的电化学腐蚀教学目标：（一）知识与技能1．理解原电池的原理；2．认识金属电化学腐蚀的原因；（二）过程与方法培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法的能力；（三）情感、态度与价值观1．用实验，启发学生思维2．实验——思考——讨论——总结教学重点:原电池原理教学难点：对实验想象的分析和思考教学方法：教师引导、点拨，学生思考，动手操作；通过现象分析得出结论；实验用品：试管、烧杯、镊子、小刀、药匙、导线（带夹子）、灵敏电流表。

K3[Fe(CN) 6]（铁氰化钾）溶液、NaCl溶液、稀硫酸、15%CuSO4溶液、FeCl3溶液、镀锌铁、镀锡铁、纯净的锌粒、锌片、铜片、铁钉。

教学过程：[自主阅读] ：课本P210总结原电池原理实验的步骤过程；【基础检测】1.根据实验现象判断电子流向2.根据实验现象写出电池的电极反应式和总反应方程式。

【学生动手实验】【合作探究】1.根据实验结果，说明怎样装配原电池。

(构成原电池的条件)⑴有活性不同的两个电极（两电极可以是活性不同的两种金属，或一种是非金属导体，其中较活泼的金属为负极）。

⑵要有电解质溶液。

⑶两电极相连或接触，形成闭合回路。

2.讨论：根据对原电池原理的掌握，及现有的仪器和药品讨论能否设计一个总 反应为Fe + 2FeCl 3 == 3FeCl 2 的原电池。

如图：总结：该原电池满足的条件：Fe 做负极，电解质溶液为FeCl 3溶液，两电极相连形成闭合回路。

【拓展练习】判断以下装置是否为原电池，答案：A、B、E、G为原电池装置。

[追问]其中哪些能产生明显电流，那些不能？答：A、B、E装置可产生明显电流，G装置无明显电流，发生金属的腐蚀。

[自主阅读] ：课本P210~ 211 总结金属的电化学腐蚀实验的步骤过程；反应【学生动手实验】【合作探究】1.根据实验结果，说明镀锌铁皮和镀锡铁皮相比，哪个铁更容易被腐蚀?镀锡铁2.讨论都可以采取哪些措施进行金属的防护。

高考化学十年真题专题汇编解析-电化学题型一：原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护1.(2019·全国Ι·12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如图所示。

下列说法错误的是A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答案】B【解析】本题考查原电池工作原理，涉及酶的特性、电极反应式的书写和电解质中离子迁移方向等知识，考查的核心素养是证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析。

由题图和题意知，电池总反应是3H2+N 22NH3。

该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV+-e -MV2+,为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H+通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。

【解后反思】分析装置图时，抓住粒子流向与物质转化，整体认识合成氨原理。

联系原电池原理综合作出判断。

电解池的电极分阴极、阳极，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；原电池的电极分正极、负极，正极发生还原反应，负极发生氧化反应。

2.(2019·江苏·10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。

下列有关该实验的说法正确的是A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀【答案】C【解析】本题考查金属的电化学腐蚀，考查的核心素养是证据推理与模型认知。

A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2+，电极反应式为Fe－2e-Fe2+，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。

电腐蚀现象
电腐蚀现象，其基本原理涉及到金属与电解液之间的相互作用。

这种腐蚀通常涉及到两个基本元素：一个是金属物体，另一个是一个含有电解质的电解液。

电腐蚀是通过电流的流动来引发的，通常涉及到两种基本类型：原电池效应和电化学腐蚀。

1.原电池效应：这是电腐蚀的一种常见形式。

在原电池效应中，金属表面上存在微小的不均匀性，这些不均匀性可以充当“阳极”和“阴极”。

当电解液存在时，电流会在金属表面之间流动，导致阳极处的金属溶解，而在阴极处的金属则得到保护。

这会导致金属表面的腐蚀和侵蚀。

2.电化学腐蚀：这种腐蚀形式与原电池效应紧密相关。

它包括了一系列电化学反应，其中金属表面的金属原子或离子在电解液中发生氧化和还原反应。

这种反应会导致金属表面的损耗，形成腐蚀和侵蚀。

原电池与电解池对比，金属的电化学腐蚀与防护电解池有电源，两极可以相同，2.金属腐蚀的本质：金属单质失去电子变为金属阳离子的过程，金属发生氧化反应（填“氧化”或“还原”）。

3.金属腐蚀的类型（2空气或中性溶液中发生吸氧腐蚀；而在NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。

注意：a.正确判断金属所处环境的酸碱性是辨别金属析氢腐蚀、吸氧腐蚀的关键。

如金属在潮湿的空气或中性溶液中发生吸氧腐蚀；而在NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。

b.生活中铁生锈过程涉及的化学反应有________________________________________________。

4.金属的防护（1）电化学防护利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

为减缓铁的腐蚀：a.若开关K置于M处，则X应为比铁活泼的金属Zn等，该电化学防护法称为牺牲负极的正极保护法。

或牺牲阳极的阴极保护法。

b.若开关K置于N处，则铁作阴极，铁很难被腐蚀，该电化学防护法为外加电流的阴极保护法。

总结：如果想利用原电池原理保护某金属，则应该让该金属作______极，找一个比它更活泼的金属材料作_________极。

如果想利用电池池原理保护某金属，则应该让该金属作______极。

（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、喷镀或表面钝化等方法。

5.判断金属腐蚀快慢的规律：（1）金属腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。

注：原电池原理引起的腐蚀中，活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越_________。

（2）如果金属有防护措施，则防护效果：电解原理引起的防护>原电池原理引起的防护>有物理防护的措施。

例1.（金属的电化学腐蚀：吸氧腐蚀与析氢腐蚀）1.用如图所示装置研究电化学腐蚀及防护。

关于图1和图2的叙述正确的是（D ）A.负极反应均是：Fe-2e→Fe2+B.正极反应均是：O2+2H2O+4e→4OH-C.铁均被保护D.图2的灯泡更亮例2.（金属的电化学防护：牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法）2.关于钢铁电化学保护两种方法的说法，正确的是（ C ）A.牺牲阳极阴极保护法利用的是电解原理B.外加电流阴极保护法利用的是原电池原理C.牺牲阳极阴极保护法中钢铁为正极D.外加电流阴极保护法中钢铁为阳极例3.（原电池与电解池综合）3.某课外兴趣小组用下图装置进行实验，试回答：（1）若开始时开关K与a连接，则A电极反应式为___________________________。

综合实验一原电池金属的电化学腐蚀一、实验目的1．通过原电池实验，加深对原电池工作原理的认识2．通过制作氢氧燃料电池，了解燃料电池的工作原理。

3．能用实验的方法证明钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生，并能用化学知识加以解释。

4．初步了解生活中常见电池的化学原理，能根据已知的电池总反应式，判断电池的正负极，书写电极反应式。

二、实验器材1．锌片、铜片、铝片、橡皮筋、二极管（或蜂鸣器、电流计）、碳棒、低压电源、砂纸、音乐集成电子元件、塑料薄膜（或保险袋）2．6%H2O2 溶液1∶3的硫酸溶液、稀醋酸、K3[Fe(CN)6] 溶液、饱和食盐水、铁钉、酚酞、2mol·L-1 KNO3溶液三、实验步骤（一）原电池实验1．在锌片和铜片之间放一块海绵，用棉线或橡皮筋固定好。

用导线把二极管（或蜂鸣器、灵敏电流计）和锌片、铜片连接起来，插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察发生的现象。

2．一段时间后，向烧杯中加入5～10mL6%H2O2溶液，振荡，观察现象。

3．改用Al—Cu为电极材料，与稀盐酸组合成原电池，按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察实验现象。

（二）燃料电池的制作1．把两根碳棒表面包上一层薄海绵用橡皮筋扎紧。

2．将包有海绵的两根碳棒插入U型管里2mol·L-1 KNO3溶液中，并与16V直流电源连接，电解约1分钟，使两电极的碳棒上海绵中吸附很多小气泡。

3．切断电源，在两极之间接上二极管或蜂鸣器（原来连接直流电源正极的碳棒应该与二极管或蜂鸣器的正极相连接，若用贺卡的音乐集成电子元件效果更好），观察并记录现象。

4．将U型管中溶液换成饱和食盐水重复2、3两步实验，观察并记录现象。

（三）金属的腐蚀1．析氢腐蚀（1）取两根3～5cm长的铁钉，用砂纸打磨后再用稀盐酸除去铁锈，用水冲洗干净。

（2）把上述两根铁钉分别放入两支试管中，一支试管中各加入2mL水和1滴K3[Fe(CN)6]溶液，另一支试管中各加入2mL水、3滴稀醋酸和1滴K3[Fe(CN)6]溶液，观察比较铁钉表面是否粘附气泡，哪支铁钉表面周围先出现蓝色沉淀（Fe2+能与[Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀）。

一电化学腐蚀原理1．腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。

在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。

腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。

例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池。

铁作阳极（负极）发生金属的氧化反应：Fe → Fe2+ + 2e-；（Fe → Fe2+ + 2e）＝－0.447V.阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应：(a) 在空气中氧分压 =21 kPa 时：O2+4H＋＋4e- →2H2O；( O2+4H＋＋4e- →2H2O )＝1.229 V ,(b) 没有氧气时，发生2H+ + 2e- → H2；（2H+ + 2e- → H2）＝0V，有氧气存在的电池电动势 E1=1.229－(-0.447)＝1.676V; 没有氧气存在时，电池的电动势E2＝0-(-0.447)=0.447V。

可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。

铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。

Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H＋发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H＋，使溶液的pH值增大。

在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。

这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀。

（2）电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。

例如工业用钢材其中含杂质(如碳等)，当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。

该微型电池中铁是阳极： Fe → Fe2+ + 2e-碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H+ + 2e- → H2 ）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应 O2+2H2O+4e- →4OH- 。

cu的电化学腐蚀摘要：一、电化学腐蚀的概念和原理二、铜的电化学腐蚀特点三、影响铜电化学腐蚀的因素四、铜电化学腐蚀的防护措施正文：一、电化学腐蚀的概念和原理电化学腐蚀是指金属材料（合金或不纯的金属）与电解质溶液接触，通过电极反应产生的腐蚀。

当金属与电解质接触时，会形成原电池反应，活泼的金属失去电子而被氧化。

电化学腐蚀对机械设备所造成的危害，远比化学腐蚀广泛而严重。

二、铜的电化学腐蚀特点铜的电化学腐蚀主要发生在含氧环境中，如潮湿的空气、水等。

铜在含氧环境中容易发生氧化反应，生成氧化铜。

在电化学腐蚀过程中，铜的表面会形成许多直径不等的小鼓包，次层是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。

三、影响铜电化学腐蚀的因素影响铜电化学腐蚀的因素主要有以下几点：1.环境因素：如空气湿度、温度等。

湿度越高，铜的腐蚀速度越快；温度越高，腐蚀速度也会加快。

2.电解质：铜与电解质接触时，电解质的性质会影响腐蚀速度。

例如，酸性溶液中的腐蚀速度会比碱性溶液快。

3.金属纯度：不纯的金属更容易发生电化学腐蚀。

铜中的杂质如铁、镍等，会降低铜的耐腐蚀性。

4.表面状态：铜表面的状态也会影响腐蚀速度。

如表面有划痕、磨损等，会提高腐蚀速度。

四、铜电化学腐蚀的防护措施为了防止铜的电化学腐蚀，可以采取以下措施：1.表面处理：对铜进行表面处理，如涂覆保护层、电镀等，可以提高铜的耐腐蚀性。

2.控制环境：尽量降低空气湿度，保持环境干燥，可以减缓铜的腐蚀速度。

3.选用耐腐蚀材料：在铜制品的选择上，可以选用含铜量较高、杂质较少的高纯度铜，以提高耐腐蚀性。