魯科版高中化學(xué)選擇性必修1全冊(cè)教學(xué)課件

魯科版高中化學(xué)選擇性必修1全冊(cè)教學(xué)課件化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

點(diǎn)擊視頻鋁熱反應(yīng)點(diǎn)擊視頻氫氧化鋇和氯化銨反應(yīng)1.常見的放熱反應(yīng)有哪些？①所有可燃物的燃燒反應(yīng)，例如H2在Cl2中燃燒;②酸堿中和反應(yīng)；③金屬與酸的反應(yīng)；④鋁熱反應(yīng)；⑤大部分化合反應(yīng)，例如CaO+H2O====Ca(OH)2。知識(shí)回顧2.常見的吸熱熱反應(yīng)有哪些？①銨鹽與堿的反應(yīng)；②C、H2、CO等還原金屬氧化物的反應(yīng)；③大部分分解反應(yīng)。通常情況下，化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化主要是化學(xué)能與熱能之間的轉(zhuǎn)化?；瘜W(xué)反應(yīng)幾乎都伴隨著熱能的釋放或吸收，而且在一定條件下，一個(gè)反應(yīng)釋放或吸收的熱量是一定的。鋁粉與鐵的氧化物反應(yīng)（放熱）氯化銨與氫氧化鈣的反應(yīng)（吸熱）那么，應(yīng)如何定量地描述一個(gè)化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱能呢？用什么方法可以準(zhǔn)確地測(cè)量一個(gè)化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱量？通過理論方法能夠計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱量嗎？如何定量地描述一個(gè)化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱能呢？一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱意義：定量地描述化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱能定義：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。點(diǎn)擊視頻問題二：用什么方法可以獲得一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱呢？1.反應(yīng)熱的數(shù)值可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得。2.反應(yīng)熱的數(shù)值也可以通過理論計(jì)算求得。熱化學(xué)：用實(shí)驗(yàn)方法和理論方法研究反應(yīng)熱的化學(xué)分支。問題三：用什么方法可以準(zhǔn)確地測(cè)量一個(gè)化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱量呢？思考：如果知道體系的熱容，如何計(jì)算體系吸收或放出的熱量？熱容和比熱在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)聚集狀態(tài)變化的條件下,物質(zhì)吸收熱量，溫度升高時(shí),溫度每升高1K所吸收的熱量稱為該物質(zhì)的熱容,用符號(hào)C表示。熱容的單位是J·K-1。純物質(zhì)的熱容與其質(zhì)量成正比。單位質(zhì)量的物質(zhì)的熱容稱為該物質(zhì)的比熱容,簡(jiǎn)稱比熱。比熱的單位是KJ·K-1·kg-1。常溫下,液態(tài)水的比熱為4.18KJ·K-1·kg-1。反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)測(cè)定儀器和原理1.儀器量熱計(jì)2.原理Q=-C（T2-T1）表示體系的熱容（J·K-1）反應(yīng)前體系熱力學(xué)溫度（K）反應(yīng)后體系熱力學(xué)溫度（K）內(nèi)筒反應(yīng)容器外筒保溫作用測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱1.向量熱計(jì)內(nèi)筒中加入1.0mol·L-1的鹽酸100mL，蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，勻速攪拌后記錄初始溫度T1。2.向250mL的燒杯中加入1.0mol·L-1NaOH溶液100mL，調(diào)節(jié)其溫度與量熱計(jì)中鹽酸的溫度相同。3.快速將燒杯中的堿液倒入量熱計(jì)中，蓋好杯蓋，勻速攪拌，記錄體系達(dá)到的最高溫度T2。4.近似認(rèn)為溶液的比熱等于水的比熱，根據(jù)溶液溫度升高的數(shù)值計(jì)算此中和反應(yīng)的反應(yīng)熱。用同樣的方法分別測(cè)定KOH溶液與鹽酸反應(yīng)、NaOH溶液與硝酸反應(yīng)的反應(yīng)熱。所測(cè)得的上述三個(gè)中和反應(yīng)的反應(yīng)熱相同嗎?你能說出其中的原因嗎?1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的主要因素是什么？在第三步操作中快速將燒杯總的鹽酸倒入量熱計(jì)的目的是什么？2.在實(shí)驗(yàn)室中有玻璃攪拌器和金屬攪拌器,在進(jìn)行測(cè)定反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇哪種攪拌器?應(yīng)選用玻璃攪拌器。因?yàn)榻饘偈菬岬牧紝?dǎo)體而玻璃不是,選用金屬攪拌器會(huì)增大反應(yīng)過程中熱量的散失,造成實(shí)驗(yàn)誤差。測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱實(shí)驗(yàn)溶液溫度反應(yīng)熱/JT1T2NaOH溶液與鹽酸反應(yīng)KOH溶液與鹽酸反應(yīng)NaOH溶液與硝酸反應(yīng)T2-T1相同相同在上述實(shí)驗(yàn)中，參加反應(yīng)的物質(zhì)都是強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，它們?cè)谒惺峭耆婋x的，因此從本質(zhì)上來說，它們之間所發(fā)生的都是溶液中的H+和OH-

結(jié)合生成水的反應(yīng)。由于上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)中所用溶液的體積是相同的,溶液中H+和OH-的濃度也是相同的。反應(yīng)又都在室溫下進(jìn)行，因此這三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱也是相同的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無論是科學(xué)研究還是生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)反應(yīng)熱測(cè)定精度的要求越來越高。為此，人們?cè)O(shè)計(jì)了一系列精密的儀器來測(cè)定化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。例如，利用自動(dòng)化微量熱計(jì)，可以測(cè)出某些生物化學(xué)反應(yīng)極少的反應(yīng)熱。二、化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變

1.化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化內(nèi)能：體系內(nèi)所含各種微觀粒子的能量總和影響因素：物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)、溫度、壓強(qiáng)符號(hào)：U內(nèi)能變化：△U=U(反應(yīng)產(chǎn)物)-U(反應(yīng)物)內(nèi)能變化與能量變化的關(guān)系U(反應(yīng)產(chǎn)物)＞U(反應(yīng)物)反應(yīng)吸收能量U(反應(yīng)產(chǎn)物)＜U（反應(yīng)物）反應(yīng)釋放能量反應(yīng)產(chǎn)物的內(nèi)能反應(yīng)物的內(nèi)能體系與環(huán)境之間的能量交換體系和環(huán)境之間能量的交換有兩種形式:熱和功。由于體系和環(huán)境的溫度不同而在體系和環(huán)境之間交換的能量稱為熱,用符號(hào)Q表示;并且約定,體系吸熱時(shí)Q取正值,體系放熱時(shí)Q取負(fù)值。除熱能外,體系與環(huán)境之間交換的其他形式的能(如電能、光能、機(jī)械能等)都稱為功,用符號(hào)W表示;并且約定,環(huán)境對(duì)體系做功時(shí)W取正值,體系對(duì)環(huán)境做功時(shí)W取負(fù)值。在一定的環(huán)境壓強(qiáng)下,當(dāng)體系的體積發(fā)生變化時(shí),環(huán)境對(duì)體系(或體系對(duì)環(huán)境)做的功稱為體積功。內(nèi)能變化與反應(yīng)熱的關(guān)系熱：因溫度不同而傳遞的能量符號(hào)：Q單位：KJ或J功:除熱以外的其他能量形式符號(hào)：W單位：KJ或J體積功、電功等化學(xué)反應(yīng)體系與環(huán)境間能量交換的形式結(jié)論：根據(jù)能量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)中內(nèi)能的變化等于反應(yīng)熱和功的加和?！鱑=Q+W若反應(yīng)過程中體系沒有做功，既W=0時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱（Q）等于化學(xué)反應(yīng)前后體系內(nèi)能變化（△U）△U=QU(反應(yīng)產(chǎn)物)＞U(反應(yīng)物)反應(yīng)吸熱Q＞0U(反應(yīng)產(chǎn)物)＜U(反應(yīng)物)反應(yīng)放熱

Q＜0Q＞0反應(yīng)吸熱U(反應(yīng)產(chǎn)物)＞U(反應(yīng)物)Q＜0反應(yīng)放熱U(反應(yīng)產(chǎn)物)＜U(反應(yīng)物)

反應(yīng)熱的測(cè)定：量熱計(jì)Q=-C（T2-T1）課堂小結(jié)

反應(yīng)熱Q內(nèi)能變化△U體系沒有做功第2課時(shí)

化學(xué)反應(yīng)的焓變1.反應(yīng)熱：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)多釋放或吸收的_______.符號(hào)_______，反應(yīng)吸熱時(shí)Q_______0，反應(yīng)放熱時(shí)Q_____0.2.內(nèi)能：體系內(nèi)物質(zhì)所含各種微觀粒子的_________。符號(hào)為_________。大小與_______________________有關(guān)，△U=_________-_________.熱量Q＞＜能量總和U物質(zhì)種類、數(shù)量聚集狀態(tài)、溫度、壓強(qiáng)U(反應(yīng)產(chǎn)物)U(反應(yīng)物)反應(yīng)釋放能量_________＞_______________；反應(yīng)吸收能量____________＞____________。3.反應(yīng)熱與內(nèi)能的關(guān)系：_____________；反應(yīng)過程中體系沒有做功則_______。U(反應(yīng)產(chǎn)物)U(反應(yīng)物)U(反應(yīng)產(chǎn)物)U(反應(yīng)物)△U=Q+W△U=Q在實(shí)驗(yàn)室里或在生產(chǎn)中,化學(xué)反應(yīng)大多是在壓強(qiáng)不變的條件下進(jìn)行的,如在敞口容器中進(jìn)行。由于大氣壓強(qiáng)通常變化很小,此時(shí)反應(yīng)體系的壓強(qiáng)可以近似看作不變。在反應(yīng)前后壓強(qiáng)不變的條件下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱為等壓反應(yīng)。在等壓反應(yīng)中,可能伴隨著反應(yīng)體系體積的改變而有體積功存在,因此反應(yīng)熱不一定等于反應(yīng)體系內(nèi)能的變化。如何來描述等壓反應(yīng)的反應(yīng)熱？新的物理量——焓2.化學(xué)反應(yīng)的焓變焓的符號(hào)：焓的定義：焓的單位：影響因素：焓變：焓是一個(gè)與內(nèi)能有關(guān)的物理量反應(yīng)熱與焓變的關(guān)系？Q

p=△H在等壓反應(yīng)中，如果反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化沒有與電能、光能等其他形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)前后體系的焓的變化。代表等壓條件下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱Q

p當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物的焓大于反應(yīng)物的焓時(shí)，ΔH＞0，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物的焓小于反應(yīng)物的焓時(shí)，ΔH＜0，反應(yīng)為放熱反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)同時(shí)伴隨著物質(zhì)變化和能量變化，如何定量描述化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和熱效應(yīng)呢？熱化學(xué)方程式下列方程式屬于熱化學(xué)方程式：與化學(xué)方程式相比，熱化學(xué)方程式有哪些不同？

2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)=-571.6kJ·mol-1

H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-11.要標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)，方程式后注明能量變化。2.既能表明反應(yīng)中的物質(zhì)變化，又能表明能量變化。歸納總結(jié)2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)=-571.6kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l)

ΔH

(298K)

=-285.8kJ·mol-13.熱化學(xué)方程式含義：把一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓變同時(shí)表示出來的式子含義：1mol氫氣和0.5mol氧氣充分反應(yīng)生成1mol液態(tài)水，放出285.5KJ熱量。

說明：g、l和s分別表示物質(zhì)的狀態(tài)為氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)aq表示物質(zhì)為水溶液中的溶質(zhì)注明反應(yīng)溫度熱化學(xué)方程式△H的單位中mol-1的含義反應(yīng)焓變單位中的mol-1是指每摩爾反應(yīng)，即反應(yīng)完成時(shí)參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量的數(shù)值與熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)相同。而不是指每摩爾某物質(zhì)。例如：H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l)ΔH(298K)

=-285.8kJ·mol-1表示298K時(shí),1molH2(g)與0.5molO2(g)反應(yīng)生成1molH2O(l),放出285.8kJ熱量。若將化學(xué)方程式寫成:

2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)=-571.6kJ·mol-1則表示298K時(shí),2molH2(g)與1molO2(g)反應(yīng)生成2molH2O(l),放出571.6kJ熱量。1.已知在298K時(shí)，由氫氣和氮?dú)夥磻?yīng)生成1molNH3（g）放熱46.1KJ，請(qǐng)將下列化學(xué)方程式改寫成熱化學(xué)方程式。H2(g)+N2(g)=NH3(g)△H=-46.1KJ·mol-1△H=-92.2KJ·mol-1△H=+46.1KJ·mol-1結(jié)論：1.熱化學(xué)方程式中ΔH的值與方程式的系數(shù)成正比。2.可逆反應(yīng)的正反應(yīng)與逆反應(yīng)的ΔH數(shù)值相同，符號(hào)相反。2.已知在298K時(shí)，由1molH2(g)和0.5molO2(g)反應(yīng)生成1molH2O(l)放出285.8KJ熱量，生成1molH2O(g)放出241.8KJ熱量。請(qǐng)分析這兩種情況下反應(yīng)熱為何不同，并分別寫出這兩種情況下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。H2(g)+0.5O2(g)==H2O(l)

ΔH

(298K)

=-285.8kJ·mol-1H2(g)+0.5O2(g)==H2O(g)

ΔH

(298K)

=-241.8kJ·mol-1結(jié)論：熱化學(xué)方程式中ΔH的值與物質(zhì)狀態(tài)有關(guān)3.怎樣正確書寫熱化學(xué)方程式？應(yīng)注意哪些問題？在反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)式后面用括號(hào)注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，因?yàn)榉磻?yīng)的焓變與各反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的聚集狀態(tài)有關(guān)。ΔH的單位是J·mol-1或kJ·mol-1。3.怎樣正確書寫熱化學(xué)方程式？應(yīng)注意哪些問題？根據(jù)焓的性質(zhì)，若化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)加倍,則ΔH數(shù)值的絕對(duì)值也加倍;若反應(yīng)逆向進(jìn)行,則ΔH改變符號(hào),但數(shù)值的絕對(duì)值不變。指明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)。若不特別說明，反應(yīng)溫度為298K，壓強(qiáng)為101KPa。

普通化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)__________________________________________________________________________________________狀態(tài)不要求注明___________________ΔH正負(fù)號(hào)及單位無必須注明意義________________________________________________________________________________________遵循規(guī)律______________________________熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式的區(qū)別是整數(shù)，既表示微粒個(gè)數(shù)又表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化原子守恒原子守恒和能量守恒可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)，只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量必須在分子式后注明不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化第3課時(shí)

反應(yīng)焓變的計(jì)算出行背后的秘密如何獲得化學(xué)反應(yīng)焓變的數(shù)據(jù)？通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定——反應(yīng)熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)所有化學(xué)反應(yīng)的焓變都可以通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定嗎？例如碳和氧氣反應(yīng)生成一氧化碳?xì)怏w的焓變，能否通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定？若不能進(jìn)行測(cè)定你認(rèn)為原因是什么？C燃燒時(shí)不可能完全生成CO，總有一部分CO2生成，因此這個(gè)反應(yīng)的ΔH無法直接測(cè)得。1.化學(xué)反應(yīng)不計(jì)其數(shù)，每一個(gè)反應(yīng)在不同溫度下的反應(yīng)焓變又不盡相同，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)焓變工作量大；2.受反應(yīng)條件的限制，有些反應(yīng)的焓變很難直接測(cè)定。如何得知碳單質(zhì)與氧氣生成CO這一反應(yīng)的焓變呢？能否利用一些已知反應(yīng)的焓變來計(jì)算其他反應(yīng)的焓變呢？三.反應(yīng)焓變的計(jì)算1.蓋斯定律內(nèi)容：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)無論是一步完成還是分幾步完成，反應(yīng)熱都是一樣的。2.蓋斯定律的理解登山時(shí)上升的高度與登山路徑無關(guān)蓋斯定律的理解

在給定條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的焓變只取決于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)，與反應(yīng)途徑無關(guān)。BΔHAΔH1ΔH2CΔH、ΔH1、ΔH2之間有何關(guān)系？ΔH=ΔH1+ΔH2

3.蓋斯定律的應(yīng)用有些化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行很慢或不易直接發(fā)生，很難直接測(cè)得這些反應(yīng)的反應(yīng)熱，可通過蓋斯定律獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)?！纠恳阎?98K時(shí)下列反應(yīng)焓變的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：(1)C(s，石墨)+O2(g)==CO2(g)

ΔH1=–393.5kJ·mol-1(2)CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH2=–283.0kJ·mol-1計(jì)算此溫度下C(s，石墨)+1/2O2(g)==CO(g)的反應(yīng)焓變。解：此反應(yīng)分兩步進(jìn)行：第一步：C(s，石墨)+O2(g)==CO2(g)

ΔH1=–393.5kJ·mol-1第二步：CO2(g)==CO(g)+1/2O2(g)ΔH2'=–ΔH2=+283.0kJ·mol-1將上述兩反應(yīng)相加，得總反應(yīng)為：

C(s，石墨)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH3=？根據(jù)蓋斯定律，總反應(yīng)的ΔH3為兩步反應(yīng)的ΔH之和，即：ΔH3=+ΔH1+ΔH2'

=–393.5kJ·mol-1+283.0kJ·mol-1=-110.5kJ·mol-1答：在298K時(shí)，反應(yīng)C(s，石墨)+1/2O2(g)==CO(g)的ΔH為-110.5kJ·mol-1。C(s)+O2(g)CO2(g)CO(g)+1/2O2(g)△H1△H3△H2’若一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式相加減而得到，則該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為另外幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和。方法：1.分析給定反應(yīng)與所求反應(yīng)的物質(zhì)關(guān)系和焓變關(guān)系。2.將已知方程式進(jìn)行變換、加和得到總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。方法：1.分析給定反應(yīng)與所求反應(yīng)的物質(zhì)關(guān)系和焓變關(guān)系。2.將已知方程式進(jìn)行變換、加和得到總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。3.將焓變的數(shù)值根據(jù)關(guān)系進(jìn)行加和計(jì)算出所求反應(yīng)的焓變。已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱為⑴CH3COOH(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-870.3kJ·mol-1⑵C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH2=-393.5kJ·mol-1⑶H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)ΔH3=-285.8kJ·mol-1試計(jì)算下述反應(yīng)的反應(yīng)熱：2C(s)+2H2(g)+O2(g)==CH3COOH(l)【解析】由題意可知2[(2)+(3)]－(1)即得目標(biāo)方程式。即：ΔH=2[ΔH2+ΔH3]－ΔH1ΔH=2×[(-393.5kJ·mol-1)+(-285.8kJ·mol-1)]-(-870.3kJ·mol-1)=-488.3kJ·mol-1人類的生活離不開能源，什么是能源？能源的利用存在哪些問題？如何合理利用能源？1.能源總量豐富，人均能源可采儲(chǔ)量低2.能源結(jié)構(gòu)不平衡、資源分布不均衡3.能源消費(fèi)快速增長，能源利用率低，能源危機(jī)更嚴(yán)重4.使用的主要能源煤為主，石油、天然氣為輔。思考：如何實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展？我國能源現(xiàn)狀開源：開發(fā)核能、風(fēng)能、太陽能、氫能等新能源節(jié)流：加大節(jié)能減排的力度提高能源利用效率實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展措施燃料的合理利用和綜合利用是提高能源利用效率的重要途徑之一。1.人們通常會(huì)從哪些角度、依據(jù)什么標(biāo)準(zhǔn)來合理選擇燃料？燃燒釋放熱量的多少

燃料的儲(chǔ)量燃料的開采、運(yùn)輸

燃料儲(chǔ)存的條件、價(jià)格燃料對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響合理選擇燃料摩爾燃燒焓2.人們通常用摩爾燃燒焓來衡量一種燃料燃燒釋放熱量的多少。某物質(zhì)的摩爾燃燒焓指在一定反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)條件下，1mol純物質(zhì)完全氧化為同溫下的指定產(chǎn)物時(shí)的焓變，并指定物質(zhì)中所含有的氫元素氧化為N2(g)、氫元素氧化為H2O(1)、碳元素氧化為CO2(g)。請(qǐng)你結(jié)合表1-1-1中的摩爾燃燒焓數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優(yōu)缺點(diǎn)。摩爾燃燒焓在一定反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)條件下，1mol純物質(zhì)完全氧化為同溫下的指定產(chǎn)物時(shí)的焓變。并指定物質(zhì)中所含有的氮元素氧化為N2(g)、氫元素氧化為H2O(l)、碳元素氧化為CO2

(g)。幾種物質(zhì)的摩爾燃燒焓物質(zhì)化學(xué)式ΔH/（kJ·mol-1）石墨C(s)-393.5氫氣H2(g)-285.5一氧化碳CO(g)-283.0甲烷CH4(g)-893.02.請(qǐng)結(jié)合表中幾種物質(zhì)的摩爾燃燒焓數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優(yōu)缺點(diǎn)。（煤的燃燒焓可用石墨的燃燒焓粗略估計(jì)）燃料缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)煤不可再生，污染嚴(yán)重，直接燃燒能量利用率低熱值穩(wěn)定，存儲(chǔ)量大價(jià)格便宜氫氣不易獲得熱值高，無污染一氧化碳不易獲得，摩爾燃燒焓低天然氣不可再生熱值高，污染少3.目前，煤在我國仍然是第一能源，但是，將煤直接用作燃料，不僅利用效率低，而且會(huì)產(chǎn)生大量固體垃圾和多種有害氣體，為解決這一問題，工業(yè)上通過煤的干餾、氣化和液化等方法來實(shí)現(xiàn)煤的綜合利用，其中，煤的氣化試講煤轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的過程，主要反應(yīng)為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(1)你認(rèn)為煤的氣化對(duì)于提高能源利用效率有哪些價(jià)值？高溫(2)已知298K、101kPa時(shí)，1molH2O(l)變?yōu)镠2O(g)需要吸收44.0KJ的熱量，則上述煤的氣化反應(yīng)的焓變是多少？C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH2=–283.0kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)ΔH3=-285.8kJ·mol-1H2O(l)==H2O(g)ΔH4=+44.0kJ·mol-1C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)ΔH=?ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3-ΔH4=-393.5

kJ·mol-1

-(-283.0kJ·mol-1

)-(-285.8kJ·mol-1

)-44.0kJ·mol-1=+131.3kJ·mol-1

同學(xué)們，通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細(xì)心.耐心，讓家長放心.孩子安心?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池

第一課時(shí)

原電池的工作原理1.原電池的概念：將_______能轉(zhuǎn)化為_______能的裝置。2.構(gòu)成原電池的條件：（1）自發(fā)進(jìn)行的______________反應(yīng)。（2）電極__________和電極__________。（3）__________導(dǎo)體和__________導(dǎo)體?；瘜W(xué)電氧化還原材料反應(yīng)物電子離子汽車等機(jī)動(dòng)車往往需要配備電池，人造衛(wèi)星、宇宙飛船等必須攜帶電池，人們?cè)谌粘Ｉ钪幸步?jīng)常要使用電池……這些足以說明電池的重要作用?，F(xiàn)在，為滿足人們生產(chǎn)和生活水平不斷提高的需要，性能優(yōu)異的新型電池相繼出現(xiàn)，如鋅銀電池、鋰電池、燃料電池等。那么，電池究竟是一種什么樣的裝置？他們?cè)诠ぷ鲿r(shí)，裝置中發(fā)生了什么變化？一.原電池的工作原理活動(dòng)探究探秘銅鋅原電池預(yù)測(cè):你認(rèn)為圖1—2—2所示裝置是否能夠構(gòu)成原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能？請(qǐng)說明理由。

鹽橋鹽橋中通常裝有瓊脂凝膠，內(nèi)含氯化鉀或硝酸銨。鹽橋中的離子能夠定向移動(dòng)。通過鹽橋可將兩個(gè)相互隔離的電解質(zhì)溶液連接起來，傳導(dǎo)電流。銅片、鋅片、1mol·L-1CuSO4溶液、1mol·L-1ZnSO4溶液燒杯、導(dǎo)線、鹽橋、檢流計(jì)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施1.按裝置(a)，完成實(shí)驗(yàn)并回答下列問題：有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是①鋅片______，銅片______，CuSO4溶液顏色___________；實(shí)驗(yàn)用品溶解加厚變亮變淺②電流表的指針___________，裝置中的能量變化是______________________。該裝置稱作原電池。2.按裝置（b），完成實(shí)驗(yàn)，并回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)過程中，能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是①鋅片___________，銅片_________；②電流表指針_________；③CuSO4溶液的顏色__________________。發(fā)生偏轉(zhuǎn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能溶解加厚變亮發(fā)生偏轉(zhuǎn)變淺實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)裝置編號(hào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象ab鋅片溶解，質(zhì)量減輕；銅片加厚變亮，硫酸銅溶液顏色變淺，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。未插鹽橋，無明顯現(xiàn)象；插入鹽橋，鋅片溶解，銅片加厚變亮，硫酸銅溶液顏色變淺，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論兩套裝置，檢流計(jì)指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明均有電流產(chǎn)生，即發(fā)生了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，都形成了原電池。1.分析（a）（b）兩個(gè)原電池各部分的作用，確定其電極反應(yīng)物、電極材料和離子導(dǎo)體。2.分析（a）（b）兩個(gè)原電池的工作原理，寫出電極反應(yīng)式。3.分析（a）（b）兩個(gè)原電池，說明各自的優(yōu)缺點(diǎn)。電極反應(yīng)物電極材料離子導(dǎo)體負(fù)極：Zn、正極：CuCuSO4溶液ZnSO4溶液、鹽橋負(fù)極：Zn、正極：CuSO4負(fù)極：Zn、正極：CuSO4負(fù)極：Zn、正極：CuCuSO4溶液兩個(gè)原電池的工作原理及電極反應(yīng)式。負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+正極：Cu2++2e-=Cu正極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu思考交流若用溫度計(jì)測(cè)量溶液的溫度，發(fā)現(xiàn)（a）裝置溶液的溫度略有升高，而（b）裝置溶液的溫度不變，試分析原因是什么？對(duì)比兩個(gè)原電池異同電子流動(dòng)電路離子移動(dòng)電路電子流動(dòng)電路離子移動(dòng)電路單液電池雙液電池相同點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)原理；兩個(gè)電極及電極反應(yīng)；都能產(chǎn)生電流；外電路均是電子的定向移動(dòng)，內(nèi)電路均是離子的定向移動(dòng)。不同點(diǎn)：?jiǎn)我弘姵豘n和Cu2+直接接觸，兩個(gè)半反應(yīng)在同一區(qū)域進(jìn)行，能量轉(zhuǎn)化率低，電流強(qiáng)度弱不穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間短。雙液電池Zn和Cu2+不直接接觸，兩個(gè)半反應(yīng)在不同區(qū)域進(jìn)行，能量轉(zhuǎn)化率高，電流強(qiáng)度大穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間長。歸納總結(jié)原電池的工作原理分析Zn+Cu2+=Zn2++CuZn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu失電子氧化反應(yīng)得電子還原反應(yīng)電池反應(yīng)氧化還原反應(yīng)陰離子流向陽離子移向負(fù)極正極導(dǎo)線電極反應(yīng)式

電極反應(yīng)（半反應(yīng)）離子導(dǎo)體電子流出電子流入ZnCu

在原電池中，氧化還原反應(yīng)是在兩個(gè)電極上分別進(jìn)行的。每個(gè)電極上或是發(fā)生失去電子的變化，或是發(fā)生獲得電子的變化，分別相當(dāng)于氧化還原反應(yīng)的一半，這種反應(yīng)稱為半反應(yīng)。電極反應(yīng)可以表示電極上物質(zhì)的變化情況以及電子的轉(zhuǎn)移情況的式子。半反應(yīng)在電極上進(jìn)行的半反應(yīng)。電極反應(yīng)式電池反應(yīng)原電池的兩個(gè)電極反應(yīng)組成電池的總反應(yīng)。原電池原理是將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開進(jìn)行，還原劑在負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子通過導(dǎo)線流向正極，氧化劑在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。正極得電子數(shù)目=負(fù)極失電子數(shù)目銅鋅原電池的電流是怎樣產(chǎn)生的銅鋅原電池中，鋅片上和ZnSO4溶液中都存在Zn2+。在鋅片和溶液的接觸面上，水分子與金屬表面的Zn2+相互吸引,發(fā)生水合作用，使部分Zn”離開鋅片進(jìn)入溶液：溶液中的Zn2+也可以沉積到鋅片的表面：發(fā)生前一過程的趨勢(shì)大于后一過程，并且鋅片上的電子不能自由進(jìn)入溶液，這就使鋅片帶有負(fù)電荷。鋅片表面上的電子與溶液中的Zn”因異性電荷的吸引作用分別在金屬-水界面的兩側(cè)聚積，最終在鋅片和ZnS0溶液的界面處達(dá)到溶解與沉積的平衡狀態(tài)：此時(shí)，由于鋅片與溶液的界面兩側(cè)電荷不均等，便產(chǎn)生了電勢(shì)差。類似地，銅片和CuSO4溶液的界面處也存在Cu2+與Cu的溶解與沉積平衡狀態(tài)。銅原子和鋅原子失電子的能力不同，因此銅電極和鋅電極的溶解-沉積平衡狀態(tài)不一樣，兩個(gè)金屬單質(zhì)電極材料與其溶液之間的電勢(shì)差不相等。鋅原子比銅原子容易失電子，在鋅電極的鋅片表面上積累的電子比在銅電極的銅片表面上積累的電子多，因此將兩極接通構(gòu)成回路時(shí)電子由鋅片流向銅片。電子的移動(dòng)破壞了兩極的溶解-沉積平衡，鋅極的平衡由于電子移走而向Zn2+溶解的方向移動(dòng)，銅極的平衡由于電子移入而向Cu沉積的方向移動(dòng)，結(jié)果使電子能夠持續(xù)流動(dòng)形成電流。1.簡(jiǎn)單原電池電極方程式的寫法判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。

先寫出總反應(yīng)：Cu+2FeCl3=

CuCl2+2FeCl2CuCFeCl3溶液拆成離子方程式：Cu

+

2Fe3＋=

Cu2＋+

2Fe2＋根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極負(fù)極：Cu

-

2e-=

Cu2+正極：2Fe3++

2e-=

2Fe2+2.簡(jiǎn)單鹽橋原電池設(shè)計(jì)鹽橋CuCCuCl2溶液FeCl3溶液

G

將反應(yīng)Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2

設(shè)計(jì)成雙液鹽橋電池根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判斷電極反應(yīng)根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液負(fù)極：Cu

-

2e-=

Cu2+正極：2Fe3++

2e-=

2Fe2+如圖所示的原電池裝置,X、Y為兩電極,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,外電路中的電子流向如圖所示,對(duì)此裝置的下列說法正確的是(

)A.外電路的電流方向?yàn)?X→外電路→YB.若兩電極分別為Zn和石墨棒,則X為石墨棒,Y為ZnC.若兩電極都是金屬,則它們的活動(dòng)性為X>YD.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng),Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)【解析】由圖可知,電子的流動(dòng)方向是X→外電路→Y,則電流的方向就為Y→外電路→X;X為原電池的負(fù)極,Y為正極,X的活動(dòng)性比Y的強(qiáng);X極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng),Y極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)。1.原電池電極(正極、負(fù)極)的判斷依據(jù)有多種。試填寫下表：原電池正負(fù)極判斷依據(jù)判斷依據(jù)正極負(fù)極電極材料________________________________電子流向__________________電極反應(yīng)__________________電極現(xiàn)象____________________________離子移向陽離子移向陰離子移向判斷依據(jù)正極負(fù)極電極材料________________________________電子流向__________________電極反應(yīng)__________________電極現(xiàn)象____________________________離子移向陽離子移向陰離子移向電極減輕不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體活潑金屬電子流入電子流出還原反應(yīng)氧化反應(yīng)電極增重或產(chǎn)生氣體2.有一紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。(1)Zn發(fā)生____反應(yīng)，是___極，電極反應(yīng)式是________________________。(2)Ag2O發(fā)生______反應(yīng)，是___極，電極反應(yīng)式是____________________

。Zn＋2OH－2e－===Zn(OH)2Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－氧化負(fù)還原正已知總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式(1)分析化合價(jià)，確定正極、負(fù)極的反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物。(2)在電極反應(yīng)式的左邊寫出得失電子數(shù)，使得失電子守恒。(3)根據(jù)質(zhì)量守恒配平電極反應(yīng)式。(4)復(fù)雜電極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式。原電池正極負(fù)極離子導(dǎo)體電子沿導(dǎo)線傳遞產(chǎn)生電流陰離子移向陽離子移向?yàn)榛顫娊饘偾也粩嗳芙鉃椴换顫娊饘倩驅(qū)щ姺墙饘侔l(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)第二課時(shí)化學(xué)電源生活中的化學(xué)電源化學(xué)電源:將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置化學(xué)電源的分類1.鋅錳干電池—+電池材料工作原理特點(diǎn)Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2+2e-=2NH3+H2O+Mn2O3負(fù)極：鋅筒

正極：石墨

電解質(zhì)溶液：氯化銨和氯化鋅電池材料工作原理特點(diǎn)Zn+2OH--2e-==ZnO+H2O2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+H2O==ZnO+2MnOOHPb+SO42--2e-=PbSO4

PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O負(fù)極：Pb正極：PO2電解質(zhì)溶液：H2SO4負(fù)極：正極：總反應(yīng)：

Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電2.鉛蓄電池其他常見可充電電池3.燃料電池電極反應(yīng)物：負(fù)極——燃料正極——氧化劑（氧氣）離子導(dǎo)體：酸、堿、鹽電解質(zhì)溶液，熔融碳酸鹽，固體電解質(zhì)，質(zhì)子交換膜等制作一個(gè)簡(jiǎn)單的燃料電池實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪盟o試劑和儀器設(shè)計(jì)裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過該裝置將下列反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。2H2+O2=2H2O實(shí)驗(yàn)用品：KOH溶液，稀硫酸，K2SO4溶液、石墨棒、U形管、橡膠塞、導(dǎo)線、電流表、電源。思考：1.設(shè)計(jì)電池的基本思路是什么？2.氫氧燃料電池中，正負(fù)極反應(yīng)物是什么？如何獲得這些反應(yīng)物？3.哪些物質(zhì)可以用作氫氧燃料電池的電極材料？哪些物質(zhì)可以用作氫氧燃料電池的離子導(dǎo)體？石墨KOH溶液，稀硫酸，K2SO4實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)思路及依據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象選擇實(shí)驗(yàn)用品選擇實(shí)驗(yàn)用品目的獲得氫氣和氧氣制作氫氧燃料電池稀硫酸(或K2SO4溶液)、石墨棒、U形管、橡膠塞、導(dǎo)線、電源稀硫酸(或K2SO4溶液)作離子導(dǎo)體增強(qiáng)導(dǎo)電性；石墨棒做電極；U形管、橡膠塞電解反應(yīng)裝置；導(dǎo)線做電子導(dǎo)體；電源提供電能。稀硫酸(或KOH溶液)、石墨棒、U形管、橡膠塞、導(dǎo)線、電流表稀硫酸(或KOH溶液)作離子導(dǎo)體；石墨棒做電極材料；U形管、橡膠塞電池反應(yīng)裝置；導(dǎo)線做電子導(dǎo)體；電流表檢測(cè)電流。石墨棒周圍有氣泡產(chǎn)生電流表指針偏轉(zhuǎn)討論：1.嘗試分析你設(shè)計(jì)你設(shè)計(jì)的氫氧燃料電池的工作原理，寫出電極反應(yīng)式。2.若選擇不同的電解質(zhì)溶液（離子導(dǎo)體），對(duì)于電極反應(yīng)式有哪些應(yīng)影響？3.你認(rèn)為還可以從哪些方面來改進(jìn)所設(shè)計(jì)的原電池？燃料電池工作原理除了氫氣外，甲烷、甲醇和乙醇等也可以用作燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物。氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，它可以使用不同的電解質(zhì)如KOH溶液、H3PO4

溶液、熔融碳酸鹽、固體電解質(zhì)或質(zhì)子交換膜等作為離子導(dǎo)體。例如，當(dāng)以KOH溶液作為離子導(dǎo)體時(shí)氫氧燃料電池的電極反應(yīng)為:堿性氫氧燃料電池（離子導(dǎo)體KOH溶液）：負(fù)極：

正極：

電池反應(yīng)：酸性和堿性氫氧燃料電池中，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH分別如何變化？堿性氫氧燃料電池中pH變小，酸性氫氧燃料電池中pH變大。氫氧燃料電池的反應(yīng)產(chǎn)物只有水，不產(chǎn)生污染，因而備受青睞。氫氧燃料電池應(yīng)用在載人航天器上，產(chǎn)生的水還可以供航天員飲用。近年來氫燃料電池汽車發(fā)展迅速，2022年北京冬奧會(huì)大規(guī)模示范運(yùn)營我國自主研發(fā)的氫燃料電池汽車，助推綠色發(fā)展。燃料電池具有能量利用效率高、可連續(xù)使用和污染輕等優(yōu)點(diǎn)，已成為一種發(fā)展前景十分廣闊的化學(xué)電源。氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)氫氧燃料電池的負(fù)極上發(fā)生的是氫氣被氧化為H”的反應(yīng)。如果該反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行的，生成的H”瞬間即與溶液中大量存在的OH結(jié)合生成水，因此實(shí)際發(fā)生的電極反應(yīng)為:如果反應(yīng)是在酸性條件或中性條件下進(jìn)行的，則電極反應(yīng)為:類似地，在氫氧燃料電池的正極，氧氣中的氧元素被還原為-2價(jià)。通常情況下2價(jià)的氧元素只能存在于水分子和OH中，因此，如果是酸性條件，電極反應(yīng)為如果為中性或堿性條件，則電極反應(yīng)為由此可見，在書寫電極反應(yīng)時(shí)，除了應(yīng)該考慮反應(yīng)前后有電子轉(zhuǎn)移的元素的原子得失電子的情況外，還必須考慮這些元素的原子得失電子后形成的產(chǎn)物在溶液中的主要存在形式。1.寫出下列原電池裝置中各部分的作用并分析其電極反應(yīng)和離子移動(dòng)方向。2.在如圖所示裝置中，一段時(shí)間后，銀片質(zhì)量會(huì)增加，請(qǐng)分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因:________________________________________3.紐扣電池的兩極材料分別是鋅和氧化銀，離子導(dǎo)體是KOH溶液。放電時(shí)兩個(gè)電極的電極反應(yīng)分別為:下列說法中，正確的是()A.鋅是負(fù)極反應(yīng)物，氧化銀是正極反應(yīng)物B.鋅發(fā)生還原反應(yīng)，氧化銀發(fā)生氧化反應(yīng)C.溶液中OH-

向正極移動(dòng)，K+、H+

向負(fù)極移動(dòng)D.在電池放電過程中，電解質(zhì)溶液的酸堿性基本保持不變介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+O2==2H2O

負(fù)極正極負(fù)極

正極2H2-4e-+2O2－==2H2OO2+4e-==2O2－

2H2-4e-==4H+

O2+4H++4e-==2H2O歸納總結(jié)1.燃料電池、充電電池的一般解題思路：已知電池反應(yīng)，根據(jù)化合價(jià)升降，確定正負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)；注意電解質(zhì)溶液可能參與電極反應(yīng)，判斷電極反應(yīng)式的對(duì)錯(cuò)或電解質(zhì)溶液pH的變化。2.書寫電極反應(yīng)式的方法：（1）將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)?？偡磻?yīng)減去一電極反應(yīng)式即得到另一電極反應(yīng)式；（2）負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物與溶液的酸堿性有關(guān)（如＋4價(jià)的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中則以CO32－形式存在）。同學(xué)們，通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細(xì)心.耐心，讓家長放心.孩子安心。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解

第一課時(shí)

電解的原理

金屬鈉與氯氣在常溫下就可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化鈉,同時(shí)放出大量的熱:2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-822.3kJ·mol-1

反之,若以氯化鈉為原料制備金屬鈉,則需要從外界獲得能量(如電能)。在生產(chǎn)實(shí)踐中,人們是如何利用電能,以氯化鈉為原料制取金屬鈉的呢？電能與化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化具有重要的實(shí)用價(jià)值。通過將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，可以使許多在通常條件下不能發(fā)生的反應(yīng)得以進(jìn)行，這對(duì)于化工生產(chǎn)、金屬冶煉、實(shí)驗(yàn)室研究以及人們的日常生活都具有十分重要的意義。電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。工業(yè)冶煉金屬鈉的原理電解：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑

通電電解意義：使許多在通常條件下不能發(fā)生的反應(yīng)得以進(jìn)行電解的原理圖1—3—2為工業(yè)上利用電解熔融氯化鈉的方法生產(chǎn)金屬鈉所用裝置的示意圖。容器中盛有熔融氯化鈉，兩側(cè)分別插入石墨片和鐵片作為電極材料，兩個(gè)電極分別與電源的正極和負(fù)極相連。討論：1.接通直流電源后，熔融氯化鈉中的Na+和Cl-各向哪個(gè)方向移動(dòng)？2.移動(dòng)到兩個(gè)電極表面的將分別發(fā)生什么變化？熔融NaCl陰極陽極e-e-Na+Cl-2Cl--2e-=Cl2

2Na++2e-=2Na氧化反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：2NaCl===2Na+Cl2↑電解電解熔融氯化鈉1.電解2.電解池3.電解池構(gòu)成將直流電通過熔融電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液，在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程過程。將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能得裝置。直流電源固體電極材料電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)陽極陰極發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)電源負(fù)極正極陰極陽極電子流出電子流入離子導(dǎo)體陽離子陰離子電極移向移向得電子，還原反應(yīng)失電子，氧化反應(yīng)陽極：失電子發(fā)生氧化反應(yīng)2Cl--2e-=Cl2

陰極：得電子發(fā)生還原反應(yīng)2Na++2e-=2Na總反應(yīng)：2NaCl===2Na+Cl2↑電解對(duì)比原電池和電解池，請(qǐng)分析：1.原電池和電解池在工作原理上有何異同？2.原電池和電解池在裝置構(gòu)成上有何異同？異同原電池電解池工作原理不同相同裝置構(gòu)成不同相同自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能使難以發(fā)生的氧化還原反應(yīng)發(fā)生電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)電能兩電極上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)無電源有直流電源電極反應(yīng)物、電極材料、離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體原電池是通過氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置;電解池是在直流電作用下迫使反應(yīng)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。在原電池和電解池的工作過程中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行。其中，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。因此，從銅鋅原電池的內(nèi)電路看，鋅極是陽極，銅極是陰極。在裝置構(gòu)成上，原電池和電解池都需要有電極反應(yīng)物、電極材料、離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體，只是電解池還需要外接直流電源。二、電解原理的應(yīng)用電解飽和食鹽水按圖1-3-3所示組裝電解裝置，電極材料為石墨，離子導(dǎo)體為飽和食鹽水。1.請(qǐng)你分析飽和食鹽水中可能存在哪些離子，在電場(chǎng)中它們的移動(dòng)方向如何，可能發(fā)生的電極反應(yīng)是什么。2.接通電源，觀察電極表面出現(xiàn)的現(xiàn)象。根據(jù)已有的化學(xué)知識(shí)，設(shè)法檢驗(yàn)兩極附近溶液組成的變化并判斷氣體產(chǎn)物。3.判斷陰極和陽極，寫出電極反應(yīng)和該電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。

現(xiàn)象電極反應(yīng)陰極

陽極

電解反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____________________________________________在飽和食鹽水中，Na+和水電離出的H+移向連接電源負(fù)極的陰極材料，H-在陰極材料上發(fā)生還原反應(yīng):2H++2e-=======H2↑C1和水電離出的OH移向連接電源正極的陽極材料，C1在陽極材料上發(fā)生氧化反應(yīng)2Cl--2e-=======Cl2

↑水的電離水是一種極弱的電解質(zhì)，水分子能電離出極少量的H+和OH-。水的電離過程達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)可以表示為：H2O

H++OH-，當(dāng)H+或OH-的濃度改變時(shí)，該平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)。電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)碳棒上有一層紅色的物質(zhì)析出有氣泡，濕潤KI-淀粉試紙變藍(lán)，氣體有刺激性氣味Cu2+移向陰極，在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)Cl-移向陽極，在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)離子放電順序離子在電極表面得到或失去電子的過程通常叫作“放電”。當(dāng)電解質(zhì)溶液中存在多種陽離子或陰離子時(shí)，離子在電極上放電的順序是存在某種規(guī)律的。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，人們總結(jié)出一些離子的放電順序。陰極上，金屬陽離子得電子能力越強(qiáng)越先放電。通常，常見陽離子的放電順序?yàn)?離子的放電順序陰極放電順序（陽離子得電子能力）Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（濃度大）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（濃度?。?gt;Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+Al3+~

K+水溶液中不放電，熔融狀態(tài)放電陽極放電順序（陰離子失電子能力）活性金屬電極>S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞非還原性含氧酸根>F-含氧酸根、F-在水溶液中不放電1.用銅做電極，電解H2SO4溶液,分析兩極反應(yīng)現(xiàn)象，寫出電極反應(yīng)式陽極CuCu陰極電極逐漸溶解，溶液逐漸變藍(lán)氫氣H2SO4溶液陽極:Cu

-2e-=Cu2+陰極:2H++2e-=H2↑Cu+H2SO4H2↑

+CuSO4電解陽極材料為金屬（除鉑、金等惰性金屬除外）時(shí)，通常金屬陽極材料優(yōu)先失去電子。陽極材料為石墨時(shí)，電解質(zhì)溶液中的陰離子失去電子，陰離子失電子能力越強(qiáng)越先放電。2.用石墨做電極，電解Na2SO4溶液,分析兩極反應(yīng)現(xiàn)象，寫出電極反應(yīng)式陽極陰極氧氣氫氣Na2SO4溶液

陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極:4H++4e-=2H2↑2H2O2H2↑

+O2↑電解電解Na2SO4溶液，實(shí)質(zhì)時(shí)電解了水3.用石墨做電極，電解NaCl溶液,分析兩極反應(yīng)現(xiàn)象，寫出電極反應(yīng)式陽極陰極氯氣氫氣NaCl溶液

陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解電解NaCl溶液，溶質(zhì)中陰離子放電，水電離出的氫離子放電。4.用石墨做電極，電解CuSO4溶液,分析兩極反應(yīng)現(xiàn)象，寫出電極反應(yīng)式陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：Cu2++2e-=Cu陽極陰極氧氣銅CuSO4溶液2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4電解電解CuSO4溶液，溶質(zhì)中陽離子放電，水電離出的氫氧根放電。陽極陰極氧氣銅CuSO4溶液電解規(guī)律（惰性電極）

陽極：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

ⅠⅡⅢⅣ陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+Ⅰ與Ⅲ區(qū)：電解本身型如CuCl2

、HClⅠ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型如NaClⅡ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型如Na2SO4、H2SO4

、NaOH電解的原理電解電解池電解池構(gòu)成電解的原理將直流電通過熔融電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液，在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程過程。將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能得裝置。直流電源電極材料離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體電極的判斷離子的移動(dòng)方向電極反應(yīng)式陰陽離子的放電順序第二課時(shí)

電解原理的應(yīng)用1.電解是將直流電通過___________或__________，在兩個(gè)電極上分別發(fā)生__________和__________的過程。2.電解池是將

轉(zhuǎn)化為

的裝置。熔融電解質(zhì)電解質(zhì)溶液氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電能化學(xué)能3.電解池中與電源負(fù)極相連的電極稱為

極，發(fā)生

反應(yīng)。與電源正極相連的電極稱為

極，發(fā)生

反應(yīng)。陽離子移向電解池的

極，陰離子移向電解池的

極。陰還原陽氧化陰陽4.常見陽離子的放電順序?yàn)?/p>

。常見陰離子的放電順序?yàn)開______________________________________________。Ag+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+S2->I->Br->Cl->OH->SO42-工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)。氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，還廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)以及公用事業(yè)。主要有3種工藝隔膜法，雙電解池法，水銀電解池法。

我國最早的氯堿工廠是1930年投產(chǎn)的上海天原電化廠(現(xiàn)上海天原化工廠的前身)，日產(chǎn)燒堿2t。到1949年解放時(shí)，全國只有少數(shù)幾家氯堿廠，燒堿年產(chǎn)量?jī)H1.5萬噸，氯產(chǎn)品只有鹽酸、液氯、漂白粉等幾種?；顒?dòng)探究電解飽和食鹽水1.請(qǐng)你分析飽和食鹽水中可能存在哪些離子，在電場(chǎng)中他們的移動(dòng)方向如何，可能發(fā)生的電極反應(yīng)是什么？陽離子陰離子H+Na+Cl-OH-移向陰極移向陽極2H++2e-=H2

Na++e-=Na2Cl--2e-=Cl2

4OH--4e-=2H2O+O2

可能電極反應(yīng)可能電極反應(yīng)1.電解食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣2.接通電源，觀察發(fā)生電極表面現(xiàn)象。根據(jù)已有的化學(xué)知識(shí)，設(shè)法檢驗(yàn)兩極附近附近溶液組成的變化并判斷氣體產(chǎn)物。濕潤的KI-淀粉試紙檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物酚酞試液檢驗(yàn)陰極產(chǎn)物3.判斷陰極和陽極，寫出電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)的化學(xué)方程式?，F(xiàn)象電極反應(yīng)式陰極陽極電解反應(yīng)的化學(xué)方程式生成無色氣體，滴加酚酞溶液變紅生成黃綠色氣體2H++2e-=H2↑2Cl--2e-==Cl2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑通電===2H2O+2e-=H2↑+2OH-1.陰極區(qū)溶液中生成的越來越多OH-越來越多，氫氧根移向陽極，會(huì)產(chǎn)生什么影響？Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O2.生成物H2和Cl2混合有什么危險(xiǎn)？混合遇火或強(qiáng)光能反應(yīng)、爆炸3.如何阻止OH-越向陽極移動(dòng)。且不讓生成物H2和Cl2混合？使用離子交換膜將電解池兩極區(qū)分開4.工業(yè)電解食鹽水兩電極的產(chǎn)物分別是什么？陰極產(chǎn)物氫氣和燒堿；陽極產(chǎn)物為氯氣工業(yè)電解食鹽水制備燒堿離子交換膜（簡(jiǎn)稱離子膜）：高分子膜，選擇性的使物質(zhì)通過陽離子交換膜：只允許陽離子通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室工業(yè)電解食鹽水制備燒堿電解食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。工業(yè)電解食鹽水制備燒堿時(shí)必須阻止OH移向陽極,以使Na+

和OH-

在陰極溶液中富集。目前，比較先進(jìn)的方法是用陽離子交換膜將兩極溶液分開。離子交換膜(簡(jiǎn)稱離子膜)是一類高分子膜，它能選擇性地使物質(zhì)通過。陽離子能通過陽離子交換膜，而陰離子則不能通過。在電解食鹽水的過程中，Na不斷從陽極區(qū)進(jìn))陰極區(qū)，而陰極區(qū)不斷產(chǎn)生的OH只能留在陰極附近的溶液中，因此由陰極附近的溶液可以得到濃度較高的NaOH溶液。陰極產(chǎn)物陽極產(chǎn)物陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑電解2.銅的電解精煉黃銅礦粗銅精銅2.銅的電解精煉陽極材料：粗銅

(Zn、Fe、Ni、Cu、Ag、Au等)陰極材料：純銅離子導(dǎo)體：CuSO4溶液銅精煉陽極爐車間思考：1.兩電極上放電的微粒是什么？寫出電極反應(yīng)式。2.電解精煉后電解質(zhì)溶液的濃度如何變化？陽極：

Zn－2e－＝Zn2+

Fe-2e-=Fe2+

Ni－2e－＝Ni2+

Cu－2e－＝Cu2+Ag、Au陰極：Cu2+＋2e－＝Cu陽極泥硫酸銅溶液濃度減小鍍金接頭鍍鋅鐵桶鍍金銀碗鍍鉻貨架3.電鍍定義：利用電解原理在金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的方法目的：提高金屬的抗腐蝕能力、耐磨性或改善金屬制品的外觀鐵釘鍍銅實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)一個(gè)電鍍裝置并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，給鐵釘鍍銅。實(shí)驗(yàn)用品鐵釘、銅片、石墨棒、CuSO4溶液；燒杯、導(dǎo)線、電源設(shè)計(jì)電鍍裝置的基本思路電鍍裝置包括陰、陽極材料，陰陽極反應(yīng)物，離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體。與電解相比，電鍍具有獨(dú)特的目的。如何利用電解裝置實(shí)現(xiàn)電鍍呢？在設(shè)計(jì)電鍍裝置時(shí)，通常需要重點(diǎn)考慮以下兩個(gè)方面的問題：方法引導(dǎo)1.如何使鍍層金屬或合金沉積在待鍍金屬（鍍件）表面？鍍件做陰極，使鍍層金屬陽離子在陰極放電析出2.是否需要補(bǔ)充消耗的鍍層物質(zhì)？如何補(bǔ)充？用鍍層金屬做陽極實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)施設(shè)計(jì)思路及依據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象確定陰極陰極材料：陰極反應(yīng)物：確定陽極陽極材料：陽極反應(yīng)物：構(gòu)成閉合回路離子導(dǎo)體：電子導(dǎo)體：鐵釘Cu2+銅銅CuSO4溶液導(dǎo)線銅電極逐漸溶解;鐵釘表面覆蓋一層紅色物質(zhì)。1.嘗試分析你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理。陽極反應(yīng)：Cu-2e-==Cu2+陰極反應(yīng)：Cu2++2e-==Cu2.為了讓鍍層很好的附著在鍍件上，可以采取哪些措施？提高鍍層表面的潔凈和平整程度電鍍液中加入有關(guān)助劑設(shè)計(jì)電鍍裝置的基本思路電鍍裝置包括陰、陽極材料，陰、陽極反應(yīng)物，離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體。與電解相比，電鍍具有獨(dú)特的目的。如何利用電解裝置實(shí)現(xiàn)電鍍呢?在設(shè)計(jì)電鍍裝量時(shí)，通常需要重點(diǎn)考慮以下兩個(gè)方面的問題:1.如何使鍍層金屬或合金沉積在待鍍金屬(鍍件)表面?2.是否需要補(bǔ)充消耗的鍍層物質(zhì)?如何補(bǔ)充?電鍍裝置陽極材料：鍍層金屬/惰性電極材料陰極材料：鍍件電鍍液：含有鍍層金屬陽離子的鹽溶液直流電源思考：鍍層金屬做陽極材料時(shí)，電鍍液的濃度如何變化？電鍍液濃度基本保持不變

由此例可見，在電鍍裝置中，鍍件用作陰極材料;鍍層金屬用作陽極材料，利用其化溶解來提供鍍層金屬，也可以用惰性電極材料做陽極材料，由電鍍液提供鍍層金屬。電鍍液通常采用含有鍍層金屬離子的鹽溶液。鍍層能否很好地附著在鍍件上，與鍍層表面的潔凈和平整程度有很大的關(guān)系。電鍍時(shí)，為了得到均勻、光潔、致密的鍍層，往往需要在電鍍液中加人有關(guān)助劑。電解工業(yè)上還常利用電解法獲得鈉、鎂、氟等元素的單質(zhì)。除了實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化外，人們還可以利用電解將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，從而實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存。二次電池的充電過程實(shí)際上就是通過電解來實(shí)現(xiàn)的。以鉛蓄電池為例，兩極板上的硫酸鉛在電流作用下重新轉(zhuǎn)化為鉛和二氧化鉛，將化學(xué)能存儲(chǔ)其中。充電寶、電動(dòng)汽車等的電池都是利用電解來實(shí)現(xiàn)小規(guī)模儲(chǔ)能的，利用電解原理的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)則在電力工業(yè)中具有非常重要的應(yīng)用。

由于儲(chǔ)液罐和反應(yīng)場(chǎng)所是分離的，液流電池能夠突破傳統(tǒng)電池的體積限制，這樣就可以將儲(chǔ)液罐做得很大以增大儲(chǔ)能容量。以液流電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)可為可再生能源發(fā)電提供有力的支持，緩沖晝夜、季節(jié)的用電變化對(duì)電網(wǎng)的影響。2022年10月，首個(gè)國家級(jí)大型化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目——遼寧大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站一期工程正式并網(wǎng)發(fā)電。1.寫出下列電解池中各部分的作用并分析其工作原理;再寫出電極反應(yīng)與總反應(yīng)的化學(xué)方程式。鋅作陽極，鍍件作陰極，電鍍液用含有鋅離子的鹽溶液電鍍車間電解2NaCl(熔融)==2Na

+Cl2↑MgCl2

(熔融)==Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑電解冰晶石金屬NaPbSO4(s)+2e-====Pb(s)+SO42-(aq)

還原反應(yīng)陰極：陽極：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-====PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)氧化反應(yīng)接電源負(fù)極接電源正極充電過程總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)====Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)同學(xué)們，通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細(xì)心.耐心，讓家長放心.孩子安心。金屬的腐蝕與防護(hù)

1.構(gòu)成原電池的條件電極材料、電極反應(yīng)物、離子導(dǎo)體、電子導(dǎo)體2.構(gòu)成電解池的條件直流電源、電極材料、電極反應(yīng)物、離子導(dǎo)體、電子導(dǎo)體知識(shí)回顧生活中的腐蝕現(xiàn)象金屬腐蝕現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中普遍存在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年因金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過因自然災(zāi)害和各類事故造成的經(jīng)濟(jì)損失的總和。那么，造成金屬腐蝕的原因是什么？有哪些防止金屬腐蝕的措施？任何事物都有兩面性，你能說出金屬腐蝕原理的一些應(yīng)用嗎？聯(lián)想質(zhì)疑金屬表面因與周圍的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而遭到破環(huán)的現(xiàn)象。金屬腐蝕金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕燃?xì)庠畹闹行牟课灰咨P海邊的鐵制品比較容易生銹鐵生銹的現(xiàn)象隨處可見。你有沒有想過，為什么鐵在潮濕的環(huán)境中比在干燥的環(huán)境中更容易生銹？為什么當(dāng)一塊銅板上有鐵鉚釘時(shí)，鐵鉚釘特別容易生銹？交流研討圖1-4-2為一塊鉚有鐵鉚釘?shù)你~板暴露在潮濕空氣中腐蝕情況的示意圖。銅板表面凝結(jié)有一層水膜，空氣中的二氧化碳、二氧化硫或沿海地區(qū)空氣中的氯化鈉等物質(zhì)都可能溶解到水膜中形成電解質(zhì)溶液。銅板和鐵鉚釘與電解質(zhì)溶液互相接觸形成原電池。鐵鉚釘和銅板直接相連，鐵原子又比銅原子容易失去電子，因此鐵發(fā)生氧化反應(yīng)成為負(fù)極反應(yīng)物，電極反應(yīng)為:Fe－2e-======Fe2+鐵原子失去的電子傳遞到銅板上，氧氣在銅板上發(fā)生還原反應(yīng)成為正極反應(yīng)物。在通常情況下，水膜酸性不強(qiáng)，銅板上主要發(fā)生水膜中溶解的氧氣被還原的反應(yīng)，電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-=========4OH-鐵原子變成Fe2+進(jìn)入溶液，與溶液中的OH-

結(jié)合生成氫氧化亞鐵。兩極的電極反應(yīng)構(gòu)成原電池反應(yīng):2Fe+O2+2H2O==========2Fe(OH)2具有強(qiáng)還原性的氫氧化亞鐵與潮濕空氣中的水和氧氣反應(yīng)生成氫氧化鐵。2Fe(OH)2+2H2O+O2===========4Fe(OH)3所生成的氫氧化鐵進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為鐵銹(主要成分為Fe2O3·nH2O)。這種腐蝕過程中，環(huán)境消耗的物質(zhì)主要是氧氣，鐵生成含氧化合物，因此這種腐蝕也稱為“吸氧腐蝕”在水膜酸度較高的特殊環(huán)境(如某些工廠附近的酸性氣氛)中，正極反應(yīng)可能主要是H被還原成氫氣而析出:2H++2e-========H?↑這時(shí)所發(fā)生的腐蝕稱為“析氫腐蝕”不論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕，銅只起到正極材料的作用，本身并不參與反應(yīng)。因此鉚有鐵鉚釘?shù)你~板暴露在潮濕的空氣中，被腐蝕的是鐵鉚釘，而銅板并不被腐蝕。上述例子是由于形成原電池而使金屬發(fā)生了腐蝕，這種腐蝕就是金屬的電化學(xué)腐蝕。與電池的工作原理一致，電化學(xué)腐蝕發(fā)生了電極反應(yīng)，有微電流產(chǎn)生。金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的根本原因是被腐蝕的金屬(如上例中的鐵)成為原電池的負(fù)極，其原子失去電子變成金屬陽離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液而使金屬發(fā)生損耗。顯然,越活潑的金屬,越容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在引起電化學(xué)腐蝕的原電池中，正極金屬(如上例中的銅)只是作為電極材料，不參與反應(yīng)。在吸氧腐蝕中，空氣中的氧氣是正極反應(yīng)物，潮濕空氣或電解質(zhì)溶液充當(dāng)離子導(dǎo)體。日常使用的金屬中往往含有雜質(zhì)，如鋼鐵中常含有雜質(zhì)碳等，這些雜質(zhì)也可以充當(dāng)原電池的正極材料而不參與反應(yīng)。當(dāng)這樣的金屬與潮濕空氣或電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，也會(huì)在其表面的雜質(zhì)附近形成許多微小的原電池而被腐蝕。在現(xiàn)實(shí)生活中，電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象比化學(xué)腐蝕現(xiàn)象更為常見。二、金屬腐蝕的防護(hù)金屬的腐蝕通常發(fā)生在金屬表面，因此給金屬表面加上保護(hù)層將金屬與外界環(huán)境隔離開，可以起到防止金屬腐蝕的作用。保護(hù)層可以是耐腐蝕的油漆、瓷、陶瓷、瀝青、塑料、橡膠等，也可以是通過電鍍而覆蓋在被保護(hù)金屬表面的耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬或合金。1.不同金屬鍍層對(duì)金屬的保護(hù)作用一樣嗎?如果在鐵制品表面鍍上鋅保護(hù)層或錫保護(hù)層，請(qǐng)根據(jù)鐵、鋅、錫三種金屬的原子失電子能力分析:當(dāng)鍍層局部破損時(shí)，鋅鍍層或錫鍍層還能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用嗎?2.除了外加保護(hù)層的方法外，根據(jù)電化學(xué)腐蝕的原理，你還能想到其他防止金屬腐蝕的方法嗎?請(qǐng)將你想到的防護(hù)方法用圖表示出來，并說明其原理。電鍍是一種常用的防止金屬腐蝕的方法。當(dāng)金屬鍍層完好時(shí)，防護(hù)原理與非金屬保護(hù)層如油漆、搪瓷等相同，但是當(dāng)金屬鍍層部分損壞時(shí)，鍍層金屬與被保護(hù)金屬會(huì)形成原電池，情況就不同了。如果鍍層金屬的活潑性比被保護(hù)金屬的活潑性強(qiáng)，鍍層金屬將作為負(fù)極反應(yīng)物發(fā)生氧化反應(yīng)，被保護(hù)金屬將作為正極材料而受到保護(hù);反之，被保護(hù)金屬則將作為負(fù)極反應(yīng)物發(fā)生氧化反應(yīng)，使腐蝕更加嚴(yán)重。根據(jù)電化學(xué)腐蝕的原理，要防止某種金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕，關(guān)鍵在于阻止其成為原電池的負(fù)極反應(yīng)物，避免它發(fā)生陽極氧化反應(yīng)而溶解。據(jù)此，人們?cè)O(shè)計(jì)出各種防護(hù)方法。例如，將活潑性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極，與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池，活潑性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極反應(yīng)物發(fā)生氧化反應(yīng)而損耗，