2019-2020学年苏教版选修6 专题5 课题1 原电池 学案
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电化学腐蚀

金属的电化学腐蚀是由于发生原电池反应而引起的。例如,在潮湿的空气中,金属表面吸附了一层水膜,这层水膜中又溶解有少量CO2、SO2、O2等气体,结果在金属表面形成了一薄层电解质溶液。钢铁是铁和碳的合金,它可以与表面的一层电解质溶液形成很多微小的原电池。在此原电池中,铁作为负极,碳作为正极。

若钢铁表面形成的溶液呈酸性,则H+在正极获得电子变为H2,负极的Fe失去电子成为Fe2+进入水膜,发生析氢腐蚀。其电极反应为:

负极:Fe-2e-===Fe2+;

正极:2H++2e-===H2↑;

电池反应:Fe+2H+===Fe2++H2↑。

若钢铁表面形成一层中性或偏碱性的电解质溶液,则溶解在水中的氧将在正极获得电子,发生吸氧腐蚀。其电极反应为:

负极:2Fe-4e-===2Fe2+;

正极:O2+2H2O+4e-===4OH-;

电池反应:2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2;

Fe(OH)2可进一步氧化成Fe(OH)3,反应的化学方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3;

Fe(OH)3失水变成铁锈(通常以Fe2O3·nH2O表示)。

二、实验步骤

原电池实验

(1)在一块锌片(10 cm×3 cm)和一块铜片(10 cm×3 cm)之间放一块海绵,用棉线或橡皮筋固定好。用导线把小灯泡(2.5 V、0.3 A)和锌片、铜片连接起来,插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图所示),观察到的现象为铜片上有气体放出,灯泡出现短时间发光。

(2)一段时间后,向烧杯中加入1~2 g重铬酸钾晶体(或高锰酸钾晶体,或5~10 mL 6% H2O2溶液),振荡,观察到的现象为灯泡又开始发光,亮度增大且持续时间较长。

(3)改用ZnC、AlCu为电极材料,分别与稀硫酸组合成原电池,按照上述实验装置和操作方法进行实验,会观察到类似的实验现象。

制作氢氧燃料电池

(1)把两根碳棒放在酒精喷灯(或煤气灯)火焰上灼烧2~3 min后,立即投入到冷水中,反