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人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第三节 金属的腐蚀与防护课文配套ppt课件
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这是一份人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第三节 金属的腐蚀与防护课文配套ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了OH-，+H2↑，FeOH2，金属的电化学防护，不锈钢，化学腐蚀，电化学腐蚀，课堂回眸等内容，欢迎下载使用。
一、金属的电化学腐蚀1.金属腐蚀
【巧判断】(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样( )提示:×。纯银器表面变黑发生化学腐蚀,钢铁表面生锈发生电化学腐蚀
(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )提示:×。Al在潮湿空气中不锈蚀,Cu在潮湿空气中锈蚀生成Cu2(OH)2CO3
2.化学腐蚀和电化学腐蚀
3.钢铁的电化学腐蚀(1)实质。
(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
Fe-2e-====Fe2+
2H++2e-====H2↑
2H2O+O2+4e-====
Fe+2H+====Fe2+
2Fe+2H2O+O2====
【巧判断】(1)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe3+( )提示:×。钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe2+
(2)钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀( )提示:×。金属在空气与水交界处更容易发生电化学腐蚀的吸氧腐蚀,钢柱在水下部分不如在空气与水交界处更容易腐蚀
【巧判断】(1)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损后,就完全失去了对金属的保护作用( )提示:×。镀锌铁的镀层破损后,还能对金属起到保护作用
(2)若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀( )提示:×。海轮外壳上附着铜块,发生电化学腐蚀时Fe作负极被腐蚀
(3)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性( )提示:√。锌比铁活泼,发生原电池原理时,锌作负极,这叫做牺牲阳极的阴极保护法,可以增强抗腐蚀性
三、金属的其他防护方法1.加涂保护层:如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法,使金属与_________等物质隔离,防止金属被氧化腐蚀。2.改变金属的内部结构:如把铬、镍等金属加入普通钢中制成耐腐蚀的_______。
【做一做】 (1)用铝制饭盒盛放醋酸,一段时间后,饭盒被腐蚀,这种腐蚀属于_________,反应的化学方程式为__________________________________。
2Al+6CH3COOH====2(CH3COO)3Al+3H2↑
(2)若用铝制饭盒盛放食盐(含水时),一段时间后,饭盒被腐蚀,这种腐蚀属于___________,反应原理是(写电极反应式和总反应式):__________________________________________________________________________。
负极:Al-3e-====Al3+,正极:O2+
2H2O+4e-====4OH-,总反应:4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3
【微思考】 金属Al在空气中放置为什么不会锈蚀?金属Cu在潮湿空气中锈蚀生成铜绿[Cu2(OH)2CO3],其反应原理是什么?提示:金属铝在空气中放置,与空气中氧气反应,在表面形成一层致密的氧化膜;2Cu+H2O+O2+CO2====Cu2(OH)2CO3。
知识点一 金属的腐蚀【重点释疑】1.金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别
2.金属的腐蚀类题目的解题思路(1)正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀,无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。
(2)如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,较活泼的金属为负极被腐蚀,较不活泼的金属为正极被保护。(3)正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液中发生吸氧腐蚀;NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。
(4)根据金属活动性顺序表分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀。金属活动性顺序表中氢前面的金属,在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀,在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀;金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。
【规律方法】金属腐蚀受多种因素影响(1)就金属本性来说,金属越活泼,越易失电子被腐蚀。(2)金属越纯越难腐蚀,如纯铁即使在酸性溶液中反应也很慢,但生铁在潮湿空气中就会发生腐蚀而生锈。(3)介质对金属腐蚀的影响也很大,如金属在潮湿的空气中,接触腐蚀性气体或电解质溶液,都易被腐蚀。
【思考·讨论】 (1)纯铁片放入稀硫酸中发生的是什么腐蚀?提示:纯铁片放入稀硫酸中发生反应:Fe+H2SO4(稀)====FeSO4+H2↑,发生的是化学腐蚀。
(2)在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法,常见的有镀锡(马口铁)和镀锌(白铁皮),为什么镀层破损后,镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀?
提示:镀层破损后,白铁皮形成原电池,因锌比铁活泼,易失去电子,从而保护了铁;而马口铁破损后,因为形成原电池时,铁比锡活泼,铁被腐蚀。所以在镀层破损后,马口铁比白铁皮更易被腐蚀。
【案例示范】【典例】(2020·成都高二检测)如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降,一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法中不正确的是( )
A.开始时发生的是析氢腐蚀B.一段时间后发生的是吸氧腐蚀C.两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe-2e-====Fe2+D.析氢腐蚀的总反应式为2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)2
【思维建模】解答有关金属腐蚀原理问题的思维流程如下:
【解析】选D。在酸性条件下发生析氢腐蚀:2H++2e-====H2↑,产生的氢气使试管内压强增大,造成U形管左端红墨水水柱下降,A项正确;发生析氢腐蚀一段时间后,溶液中的c(H+)逐渐减小,在酸性很弱或中性条件下则发生吸氧腐蚀:2H2O+O2+4e-====4OH-,反应中消耗氧气使试管内压强减小,造成U形管左端红墨水水柱上升,B项
正确;无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,负极都是铁失去电子,即Fe-2e-====Fe2+,C项正确;析氢腐蚀,负极:Fe-2e-====Fe2+,正极:2H++2e-====H2↑,总反应式为Fe+2H+ ====Fe2++H2↑,D项错误。
【迁移·应用】1.(2020·济宁高二检测)下列说法不正确的是( )A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,但人们可以利用原电池原理来减缓金属的腐蚀
C.钢铁电化学腐蚀两种类型主要区别在于水膜的酸性不同,正极反应不同D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化
【解析】选A。A项,不锈钢和铝合金等耐腐蚀,所以合金也可能耐腐蚀,错误;B项,生活中金属腐蚀的主要原因是电化学腐蚀,金属作原电池的正极被保护,所以可以用原电池原理来减缓金属的腐蚀,正确;C项,酸性较强时Fe主要发生析氢腐蚀,中性或弱酸性发生吸氧腐蚀,所以钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的
酸性不同,引起的正极反应不同,正确;D项,金属被腐蚀实质是金属失电子,所以无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属失去电子被氧化,正确。
2.(2020·泉州高二检测)如图所示装置,若开始时a、b两端液面相平,放置一段时间后,下列有关叙述中正确的是( )
A.铁丝在两处的腐蚀速率:a>bB.a、b两端相同的电极反应式为Fe-3e-====Fe3+C.一段时间后,a端液面高于b端液面D.a处总反应为Fe+2H2O====Fe(OH)2+H2↑
【解析】选C。左边试管中,生铁发生吸氧腐蚀,右边试管中,生铁发生析氢腐蚀。A项,生铁发生析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀的速率大,错误;B项,a处负极上铁失电子,正极上氧气得电子,b处负极上铁失电子,正极上氢离子得电子,所以a、b两处相同的电极反应式为Fe-2e-====Fe2+,错误;C项,a处发生吸氧腐蚀,b处发生析氢腐蚀,一段时间后,a处气体压强减小,b处气体压强增大,导致
溶液从b处向a处移动,所以a处液面高于b处液面,正确;D项,a处发生吸氧腐蚀,其总反应为2Fe+O2+2H2O ====2Fe(OH)2,错误。
【补偿训练】 1.(2020·广州高二检测)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液润湿后,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
【解析】选C。A.在铁的电化学腐蚀中,铁失去电子转化为Fe2+,负极反应为Fe-2e-====Fe2+,故A错误;B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能,还有一部分转化为热能,故B错误;C.活性炭与铁混合,在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池,加速了铁的腐蚀,故C正确;D.以水代替氯化钠溶液,水也呈中性,铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀,故D错误。
2.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )A.d为石墨,铁片腐蚀加快B.d为石墨,电极反应为O2+2H2O+4e-====4OH-C.d为锌块,铁片不易被腐蚀D.d为锌块,铁片上电极反应为2H++2e-====H2↑
【解析】选D。A项,由于活动性:Fe>石墨,所以铁、石墨及海水构成原电池,Fe为负极,失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液,溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原,比没有形成原电池时的速率快,正确;B项,d为石墨,由于是中性电解质,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为
O2+2H2O+4e-====4OH-,正确;C项,若d为锌块,则由于金属活动性:Zn>Fe,Zn为原电池的负极,Fe为正极,首先被腐蚀的是Zn,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,正确;D项,d为锌块,由于电解质为中性环境,发生的是吸氧腐蚀,在铁片上电极反应为O2+2H2O+4e-====4OH-,错误。
知识点二 金属的防护【重点释疑】1.常见金属的防护措施
2.金属腐蚀快慢的判断方法(1)对同一种金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。(2)活动性不同的两金属:活动性差别越大,活动性强的金属腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液来说:电解质溶液浓度越大,腐蚀越快,且氧化剂的浓度越高,氧化性越强,腐蚀越快。
(4)不同原理引起的腐蚀的速率: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。(5)从防腐措施方面分析腐蚀的快慢:外加电流的阴极保护法防腐<牺牲阳极的阴极保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。
【易错提醒】不要因为“阳极”、“阴极”而把牺牲阳极的阴极保护法的工作原理当作电解原理。
【思考·讨论】 (1)为保护地下钢管不被腐蚀,可采取的电化学保护措施有哪些?提示:将钢管与锌板相连,或将钢管与直流电源负极相连。
(2)铁制品在潮湿的环境中和在干燥环境中哪种环境更易生锈?其原因是什么?提示:潮湿环境中更易生锈;铁制品中含有杂质碳,在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池,加快了铁被氧化的反应速率。
【案例示范】【典例】(2020·漳州高二检测)有关远洋轮船船壳腐蚀与防护叙述错误的是( )A.可在船壳外刷油漆进行保护B.可将船壳与电源的负极相连进行保护C.可在船底安装锌块进行保护D.在海上航行时,船壳主要发生析氢腐蚀
【思维建模】解答有关金属防护措施问题的思维流程如下:
【解析】选D。A.在船壳外刷油漆可以防止金属和海水、空气接触,所以在船壳外刷油漆可以对船壳进行保护,故A正确;B.将船壳与电源的负极相连,即船壳为阴极,阴极材料不易被腐蚀,电解池的阴极金属被保护,故B正确;C.在船底安装锌块,形成原电池,金属锌是负极,被腐蚀,正极材料Fe被保护,故C正确;D.海水是中性环境,金属会发生吸氧腐蚀,即在海上航行时,船壳主要发生吸氧腐蚀,故D错误。
【母题追问】(1)在船底安装锌块进行防护的方法是什么?提示:牺牲阳极的阴极保护法
(2)将船壳与电源的负极相连进行防护的方法是什么?提示:外加电流的阴极保护法
【迁移·应用】1.(2019·邯郸高二检测)据最近报道,中国生产的首艘国产航母已经下水。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1:舰体镶嵌一些金属块;方法2:航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是( )
A.方法1叫外加电流的阴极保护法B.方法2叫牺牲阳极的阴极保护法C.方法1中金属块可能是锌、锡和铜D.方法2中舰体连接电源的负极
【解析】选D。舰体是由钢板做的。方法1,舰体镶嵌一些金属块,必须是比铁活泼的金属,如锌等(锡和铜不行),这种方法叫牺牲阳极的阴极保护法;方法2,航母舰体与电源相连,必须与电源负极相连,这种方法叫外加电流的阴极保护法。综上所述,D项正确。
2.(2020·天津高二检测)下列说法不正确的是( )A.一般来说,不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应B.溶液中Fe2+可以用K3[Fe(CN)6]溶液来检测C.铁锈覆盖在钢铁表面,阻止钢铁继续腐蚀D.在船身上装锌块来避免船体遭受腐蚀
【解析】选C。不纯的金属,杂质和金属构成原电池的两个电极,与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,故A正确;溶液中Fe2+遇到K3[Fe(CN)6]溶液可以产生蓝色沉淀,故B正确;铁锈的结构比较疏松,无法隔绝空气中的水分和氧气,所以无法阻止钢铁继续腐蚀,故C错误;在船身上装锌块,锌比较活泼,先被腐蚀,是利用原电池原理来避免船体遭受腐蚀,故D正确。
【补偿训练】 1.(2020·北京海淀区高二检测)家用暖气片大多用低碳钢材料制成,一旦生锈不仅影响美观,也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中,存在安全隐患的是( )
A.在暖气片表面镀锡B.在暖气片表面涂漆C.在暖气片表面涂铝粉D.非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水
【解析】选A。在暖气片表面镀锡后,一旦锡层破损,则形成铁锡原电池,暖气片作负极被腐蚀,存在安全隐患,故A正确;在暖气片表面涂漆能隔绝空气和水,故能防止暖气片被腐蚀,无安全隐患,故B错误;在暖气片表面涂铝粉形成铁铝原电池,铁作正极被保护,无安全隐患,故C错误;铁易在酸性或中性的环境下被腐蚀,在弱碱性、无氧的环境下不被腐蚀,无安全隐患,故D错误。
2.(2020·北京东城区高二检测)下列关于金属保护的说法不正确的是( )
A.图1是牺牲阳极的阴极保护法,图2是外加电流的阴极保护法B.钢闸门均为电子输入的一端C.锌和高硅铸铁的电板反应均为氧化反应D.两图所示原理均发生了反应:2H++2e-====H2↑
【解析】选D。A项:图1将被保护的钢闸门与较活泼金属锌构成原电池,是牺牲阳极的阴极保护法,图2将被保护的钢闸门、惰性电极分别与电源负极、正极相连构成电解池,是外加电流的阴极保护法,正确;B项:图1中,电子从锌经外电路转移向钢闸门。图2中,电子从电源负极转移向钢闸门,正确;C项:锌是原电池负极,本身
发生失电子反应。高硅铸铁是电解池辅助阳极,在其表面发生失电子反应,正确;D项:图1中原电池正极反应为O2+4e-+2H2O====4OH-、图2中电解池阴极反应为2H++2e- ====H2↑或2H2O+2e-====H2↑+2OH-,错误。
【素养提升】《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。
(1)查阅高中教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3,俗称铜绿,可溶于酸。请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式。提示:Cu2(OH)2CO3+4HCl====2CuCl2+3H2O+CO2↑
(2)继续查阅中国知网,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示:
Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈,请解释原因。
提示:结合图像可知,Cu2(OH)2CO3为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜,属于无害锈。Cu2(OH)3Cl为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈。
(3)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH)3Cl的原理示意图,
①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式。提示:正极的电极反应式为O2+ 4e-+2H2O====4OH-。
②若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl,计算理论上消耗标准状况氧气体积。提示:n[Cu2(OH)3Cl]=2.145 g÷214.5 g·ml-1=0.01 ml,根据转移电子相等可得n(O2)=0.01 ml×2×2/4=0.01 ml,故在标准状况体积为V=0.01 ml22.4 L·ml-1=0.224 L。
③文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体):
写出过程Ⅰ中负极的电极反应式。提示:结合图像可知,过程Ⅰ中Cu作负极,电极反应式是Cu-e-+Cl-====CuCl。
(4)BTA保护法是青铜器的修复最常用的方法之一,原理如图所示:
请分析BTA保护法可能的优点。提示:在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜;能够替换出锈层中的Cl-,能够高效除去有害锈;此法不破坏无害锈,可以保护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”。
课题任务:锂电池及锂离子电池【情境创设】2019年10月9日,瑞典皇家科学院宣布,将2019年诺贝尔化学奖授予美国固体物理学家约翰·古迪纳夫(Jhn B. Gdenugh),斯坦利·威廷汉(Stanley Whittingham)
和日本化学家吉野彰(Akira Yshin),以表彰他们在研发锂离子电池领域做出的贡献。诺贝尔奖官网称“他们(获奖者)创造了一个可充电的世界”。
由于具有很高的能量密度,锂金属在1958年被引入电池领域,1970年进入锂一次电池的商业研发阶段。自1990年以来,随着正极材料、负极材料与电解质的革新,可充放二次锂电池不断发展并实现商品化。如今锂电池技术仍在继续发展并将进一步改善人类生活。
【素养解读】1.核心素养:(1)证据推理与模型认知:建立分析电化学原理及应用的思维模型,加深对原电池原理的理解和应用。(2)科学态度与社会责任:通过锂电池及锂离子电池的发展历程及实际应用,感受化学在社会发展和科技进步的重大贡献。
2.素养目标:通过本课题的学习,巩固电化学原理,感受化学在社会发展中的作用,树立绿色化学和可持续发展的观念,增强社会责任感。
【素养探究】【探究一】锂一次电池的工作原理1975年,日本三洋公司在过渡金属氧化物电极材料取得突破,Li/MnO2开发成功,用在CS-8 176 L型计算器上。1977年,有关该体系设计思路与电池性能的文章
一连两期登载在日文杂志上。1978年,锂二氧化锰电池实现量产,三洋第一代锂电池进入市场。该电池反应原理如图,电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。
(1)外电路的电流方向是由____________(填字母,下同)极流向_________极。 提示:a b
(2)电池电极反应式为负极__________________;正极____________________________________。 提示:Li-e-====Li+ Li++e-+MnO2====LiMnO2
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?___________,原因是_______。 提示:否 Li能与水发生反应:2Li+2H2O====2LiOH+H2↑
【探究二】锂离子电池的工作原理 1979年古迪纳夫发现,将钴酸锂(LiCO2)作为电池的正极,将除锂之外的金属材料作为负极,能够实现高密度的能量储存。1983年,古迪纳夫、M.Thackeray等人发现锰尖晶石是优良的电池阳极材料。锰尖晶石具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。1989年,古迪纳夫、A.Manthiram发现采用聚电解质(例如硫酸盐)的
正极将产生更高的电压,原因是聚电解质的电磁感应效应。一种锂离子电池工作原理如图。放电时电池的总反应为Li1-xCO2+LixC6====LiCO2+C6(x<1)。
(1)从石墨的结构分析作为负极材料的原因。提示:石墨具有良好导电性,能容纳并且吸附Li+
(2)写出锂离子电池放电时的正极、负极的电极反应。提示:正极:Li1-xCO2+xe-+xLi+====LiCO2;负极:LixC6-xe-====6C+xLi+
(3)写出锂离子电池充电时,阴、阳极的电极反应。提示:阳极:LiCO2-xe-====Li1-xCO2+xLi+;阴极:xLi++xe-+6C====LixC6
(4)锂离子电池工作时锂离子如何移动?提示:放电时锂离子向正极移动
【探究三】新型锂电池的工作原理 锂空气电池被认为是锂离子电池的潜在替代品。锂空气电池利用金属锂与空气中的氧反应产生的能量来转化为电能,这种类似生物呼吸的充放电过程也让这种电池得名“呼吸电池(breathing battery)”。因为氧来自空气而无需预存在电池系统中,金属锂又具有较低的密度,所以锂空气电池的理论能量密度要远超过锂
离子电池。一种锂-空气电池,放电时工作原理如图所示,当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2 (x=0或1)。
(1)写出放电时正极的电极反应式。提示:(2-x)O2+4Li++4e-====2Li2O2-x(x=0或1)
(2)写出充电时电池总反应。提示:2Li2O2-x====(2-x)O2+4Li(x=0或1)
(3)电池充电时间越长,电池中Li2O2-x的量如何变化?提示:减小
【探究四】金属空气电池 金属(M)-空气电池具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源,该类电池放电的总反应方程式为4M+nO2+2nH2O====4M(OH)n。
(1)多孔电极的作用是什么?提示:提高电极与电解质溶液的接触面积,有利于氧气扩散至电极表面
(2)在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,可以采取什么措施。提示:采用中性电解质及阳离子交换膜
(3)电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。比较Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小。
提示:比能量是指消耗单位质量的电极材料所释放的最大电能,设质量均为m,由于 则Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小为Li>Al>Na。
【素养评价】1.宏观辨识与微观探析——水平1:从宏观装置或原理图,结合微观粒子的移动,准确判断电池类型、电极类型。2.变化观念与平衡思想——水平3:通过锂离子电池工作原理的分析,知道化学变化需要一定的条件,并伴随能量变化,能够运用化学反应原理解决简单的实际问题。
3.科学态度与社会责任——水平4:通过锂电池、锂离子电池的实际应用,感受化学在能源开发中的作用,培养可持续发展的意识,建立绿色化学观念,增强社会责任感。
一、金属的电化学腐蚀1.金属腐蚀
【巧判断】(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样( )提示:×。纯银器表面变黑发生化学腐蚀,钢铁表面生锈发生电化学腐蚀
(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )提示:×。Al在潮湿空气中不锈蚀,Cu在潮湿空气中锈蚀生成Cu2(OH)2CO3
2.化学腐蚀和电化学腐蚀
3.钢铁的电化学腐蚀(1)实质。
(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
Fe-2e-====Fe2+
2H++2e-====H2↑
2H2O+O2+4e-====
Fe+2H+====Fe2+
2Fe+2H2O+O2====
【巧判断】(1)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe3+( )提示:×。钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe2+
(2)钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀( )提示:×。金属在空气与水交界处更容易发生电化学腐蚀的吸氧腐蚀,钢柱在水下部分不如在空气与水交界处更容易腐蚀
【巧判断】(1)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损后,就完全失去了对金属的保护作用( )提示:×。镀锌铁的镀层破损后,还能对金属起到保护作用
(2)若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀( )提示:×。海轮外壳上附着铜块,发生电化学腐蚀时Fe作负极被腐蚀
(3)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性( )提示:√。锌比铁活泼,发生原电池原理时,锌作负极,这叫做牺牲阳极的阴极保护法,可以增强抗腐蚀性
三、金属的其他防护方法1.加涂保护层:如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法,使金属与_________等物质隔离,防止金属被氧化腐蚀。2.改变金属的内部结构:如把铬、镍等金属加入普通钢中制成耐腐蚀的_______。
【做一做】 (1)用铝制饭盒盛放醋酸,一段时间后,饭盒被腐蚀,这种腐蚀属于_________,反应的化学方程式为__________________________________。
2Al+6CH3COOH====2(CH3COO)3Al+3H2↑
(2)若用铝制饭盒盛放食盐(含水时),一段时间后,饭盒被腐蚀,这种腐蚀属于___________,反应原理是(写电极反应式和总反应式):__________________________________________________________________________。
负极:Al-3e-====Al3+,正极:O2+
2H2O+4e-====4OH-,总反应:4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3
【微思考】 金属Al在空气中放置为什么不会锈蚀?金属Cu在潮湿空气中锈蚀生成铜绿[Cu2(OH)2CO3],其反应原理是什么?提示:金属铝在空气中放置,与空气中氧气反应,在表面形成一层致密的氧化膜;2Cu+H2O+O2+CO2====Cu2(OH)2CO3。
知识点一 金属的腐蚀【重点释疑】1.金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别
2.金属的腐蚀类题目的解题思路(1)正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀,无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。
(2)如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,较活泼的金属为负极被腐蚀,较不活泼的金属为正极被保护。(3)正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液中发生吸氧腐蚀;NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。
(4)根据金属活动性顺序表分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀。金属活动性顺序表中氢前面的金属,在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀,在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀;金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。
【规律方法】金属腐蚀受多种因素影响(1)就金属本性来说,金属越活泼,越易失电子被腐蚀。(2)金属越纯越难腐蚀,如纯铁即使在酸性溶液中反应也很慢,但生铁在潮湿空气中就会发生腐蚀而生锈。(3)介质对金属腐蚀的影响也很大,如金属在潮湿的空气中,接触腐蚀性气体或电解质溶液,都易被腐蚀。
【思考·讨论】 (1)纯铁片放入稀硫酸中发生的是什么腐蚀?提示:纯铁片放入稀硫酸中发生反应:Fe+H2SO4(稀)====FeSO4+H2↑,发生的是化学腐蚀。
(2)在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法,常见的有镀锡(马口铁)和镀锌(白铁皮),为什么镀层破损后,镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀?
提示:镀层破损后,白铁皮形成原电池,因锌比铁活泼,易失去电子,从而保护了铁;而马口铁破损后,因为形成原电池时,铁比锡活泼,铁被腐蚀。所以在镀层破损后,马口铁比白铁皮更易被腐蚀。
【案例示范】【典例】(2020·成都高二检测)如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降,一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法中不正确的是( )
A.开始时发生的是析氢腐蚀B.一段时间后发生的是吸氧腐蚀C.两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe-2e-====Fe2+D.析氢腐蚀的总反应式为2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)2
【思维建模】解答有关金属腐蚀原理问题的思维流程如下:
【解析】选D。在酸性条件下发生析氢腐蚀:2H++2e-====H2↑,产生的氢气使试管内压强增大,造成U形管左端红墨水水柱下降,A项正确;发生析氢腐蚀一段时间后,溶液中的c(H+)逐渐减小,在酸性很弱或中性条件下则发生吸氧腐蚀:2H2O+O2+4e-====4OH-,反应中消耗氧气使试管内压强减小,造成U形管左端红墨水水柱上升,B项
正确;无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,负极都是铁失去电子,即Fe-2e-====Fe2+,C项正确;析氢腐蚀,负极:Fe-2e-====Fe2+,正极:2H++2e-====H2↑,总反应式为Fe+2H+ ====Fe2++H2↑,D项错误。
【迁移·应用】1.(2020·济宁高二检测)下列说法不正确的是( )A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,但人们可以利用原电池原理来减缓金属的腐蚀
C.钢铁电化学腐蚀两种类型主要区别在于水膜的酸性不同,正极反应不同D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化
【解析】选A。A项,不锈钢和铝合金等耐腐蚀,所以合金也可能耐腐蚀,错误;B项,生活中金属腐蚀的主要原因是电化学腐蚀,金属作原电池的正极被保护,所以可以用原电池原理来减缓金属的腐蚀,正确;C项,酸性较强时Fe主要发生析氢腐蚀,中性或弱酸性发生吸氧腐蚀,所以钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的
酸性不同,引起的正极反应不同,正确;D项,金属被腐蚀实质是金属失电子,所以无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属失去电子被氧化,正确。
2.(2020·泉州高二检测)如图所示装置,若开始时a、b两端液面相平,放置一段时间后,下列有关叙述中正确的是( )
A.铁丝在两处的腐蚀速率:a>bB.a、b两端相同的电极反应式为Fe-3e-====Fe3+C.一段时间后,a端液面高于b端液面D.a处总反应为Fe+2H2O====Fe(OH)2+H2↑
【解析】选C。左边试管中,生铁发生吸氧腐蚀,右边试管中,生铁发生析氢腐蚀。A项,生铁发生析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀的速率大,错误;B项,a处负极上铁失电子,正极上氧气得电子,b处负极上铁失电子,正极上氢离子得电子,所以a、b两处相同的电极反应式为Fe-2e-====Fe2+,错误;C项,a处发生吸氧腐蚀,b处发生析氢腐蚀,一段时间后,a处气体压强减小,b处气体压强增大,导致
溶液从b处向a处移动,所以a处液面高于b处液面,正确;D项,a处发生吸氧腐蚀,其总反应为2Fe+O2+2H2O ====2Fe(OH)2,错误。
【补偿训练】 1.(2020·广州高二检测)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液润湿后,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
【解析】选C。A.在铁的电化学腐蚀中,铁失去电子转化为Fe2+,负极反应为Fe-2e-====Fe2+,故A错误;B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能,还有一部分转化为热能,故B错误;C.活性炭与铁混合,在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池,加速了铁的腐蚀,故C正确;D.以水代替氯化钠溶液,水也呈中性,铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀,故D错误。
2.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )A.d为石墨,铁片腐蚀加快B.d为石墨,电极反应为O2+2H2O+4e-====4OH-C.d为锌块,铁片不易被腐蚀D.d为锌块,铁片上电极反应为2H++2e-====H2↑
【解析】选D。A项,由于活动性:Fe>石墨,所以铁、石墨及海水构成原电池,Fe为负极,失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液,溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原,比没有形成原电池时的速率快,正确;B项,d为石墨,由于是中性电解质,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为
O2+2H2O+4e-====4OH-,正确;C项,若d为锌块,则由于金属活动性:Zn>Fe,Zn为原电池的负极,Fe为正极,首先被腐蚀的是Zn,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,正确;D项,d为锌块,由于电解质为中性环境,发生的是吸氧腐蚀,在铁片上电极反应为O2+2H2O+4e-====4OH-,错误。
知识点二 金属的防护【重点释疑】1.常见金属的防护措施
2.金属腐蚀快慢的判断方法(1)对同一种金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。(2)活动性不同的两金属:活动性差别越大,活动性强的金属腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液来说:电解质溶液浓度越大,腐蚀越快,且氧化剂的浓度越高,氧化性越强,腐蚀越快。
(4)不同原理引起的腐蚀的速率: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。(5)从防腐措施方面分析腐蚀的快慢:外加电流的阴极保护法防腐<牺牲阳极的阴极保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。
【易错提醒】不要因为“阳极”、“阴极”而把牺牲阳极的阴极保护法的工作原理当作电解原理。
【思考·讨论】 (1)为保护地下钢管不被腐蚀,可采取的电化学保护措施有哪些?提示:将钢管与锌板相连,或将钢管与直流电源负极相连。
(2)铁制品在潮湿的环境中和在干燥环境中哪种环境更易生锈?其原因是什么?提示:潮湿环境中更易生锈;铁制品中含有杂质碳,在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池,加快了铁被氧化的反应速率。
【案例示范】【典例】(2020·漳州高二检测)有关远洋轮船船壳腐蚀与防护叙述错误的是( )A.可在船壳外刷油漆进行保护B.可将船壳与电源的负极相连进行保护C.可在船底安装锌块进行保护D.在海上航行时,船壳主要发生析氢腐蚀
【思维建模】解答有关金属防护措施问题的思维流程如下:
【解析】选D。A.在船壳外刷油漆可以防止金属和海水、空气接触,所以在船壳外刷油漆可以对船壳进行保护,故A正确;B.将船壳与电源的负极相连,即船壳为阴极,阴极材料不易被腐蚀,电解池的阴极金属被保护,故B正确;C.在船底安装锌块,形成原电池,金属锌是负极,被腐蚀,正极材料Fe被保护,故C正确;D.海水是中性环境,金属会发生吸氧腐蚀,即在海上航行时,船壳主要发生吸氧腐蚀,故D错误。
【母题追问】(1)在船底安装锌块进行防护的方法是什么?提示:牺牲阳极的阴极保护法
(2)将船壳与电源的负极相连进行防护的方法是什么?提示:外加电流的阴极保护法
【迁移·应用】1.(2019·邯郸高二检测)据最近报道,中国生产的首艘国产航母已经下水。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1:舰体镶嵌一些金属块;方法2:航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是( )
A.方法1叫外加电流的阴极保护法B.方法2叫牺牲阳极的阴极保护法C.方法1中金属块可能是锌、锡和铜D.方法2中舰体连接电源的负极
【解析】选D。舰体是由钢板做的。方法1,舰体镶嵌一些金属块,必须是比铁活泼的金属,如锌等(锡和铜不行),这种方法叫牺牲阳极的阴极保护法;方法2,航母舰体与电源相连,必须与电源负极相连,这种方法叫外加电流的阴极保护法。综上所述,D项正确。
2.(2020·天津高二检测)下列说法不正确的是( )A.一般来说,不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应B.溶液中Fe2+可以用K3[Fe(CN)6]溶液来检测C.铁锈覆盖在钢铁表面,阻止钢铁继续腐蚀D.在船身上装锌块来避免船体遭受腐蚀
【解析】选C。不纯的金属,杂质和金属构成原电池的两个电极,与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,故A正确;溶液中Fe2+遇到K3[Fe(CN)6]溶液可以产生蓝色沉淀,故B正确;铁锈的结构比较疏松,无法隔绝空气中的水分和氧气,所以无法阻止钢铁继续腐蚀,故C错误;在船身上装锌块,锌比较活泼,先被腐蚀,是利用原电池原理来避免船体遭受腐蚀,故D正确。
【补偿训练】 1.(2020·北京海淀区高二检测)家用暖气片大多用低碳钢材料制成,一旦生锈不仅影响美观,也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中,存在安全隐患的是( )
A.在暖气片表面镀锡B.在暖气片表面涂漆C.在暖气片表面涂铝粉D.非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水
【解析】选A。在暖气片表面镀锡后,一旦锡层破损,则形成铁锡原电池,暖气片作负极被腐蚀,存在安全隐患,故A正确;在暖气片表面涂漆能隔绝空气和水,故能防止暖气片被腐蚀,无安全隐患,故B错误;在暖气片表面涂铝粉形成铁铝原电池,铁作正极被保护,无安全隐患,故C错误;铁易在酸性或中性的环境下被腐蚀,在弱碱性、无氧的环境下不被腐蚀,无安全隐患,故D错误。
2.(2020·北京东城区高二检测)下列关于金属保护的说法不正确的是( )
A.图1是牺牲阳极的阴极保护法,图2是外加电流的阴极保护法B.钢闸门均为电子输入的一端C.锌和高硅铸铁的电板反应均为氧化反应D.两图所示原理均发生了反应:2H++2e-====H2↑
【解析】选D。A项:图1将被保护的钢闸门与较活泼金属锌构成原电池,是牺牲阳极的阴极保护法,图2将被保护的钢闸门、惰性电极分别与电源负极、正极相连构成电解池,是外加电流的阴极保护法,正确;B项:图1中,电子从锌经外电路转移向钢闸门。图2中,电子从电源负极转移向钢闸门,正确;C项:锌是原电池负极,本身
发生失电子反应。高硅铸铁是电解池辅助阳极,在其表面发生失电子反应,正确;D项:图1中原电池正极反应为O2+4e-+2H2O====4OH-、图2中电解池阴极反应为2H++2e- ====H2↑或2H2O+2e-====H2↑+2OH-,错误。
【素养提升】《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。
(1)查阅高中教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3,俗称铜绿,可溶于酸。请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式。提示:Cu2(OH)2CO3+4HCl====2CuCl2+3H2O+CO2↑
(2)继续查阅中国知网,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示:
Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈,请解释原因。
提示:结合图像可知,Cu2(OH)2CO3为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜,属于无害锈。Cu2(OH)3Cl为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈。
(3)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH)3Cl的原理示意图,
①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式。提示:正极的电极反应式为O2+ 4e-+2H2O====4OH-。
②若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl,计算理论上消耗标准状况氧气体积。提示:n[Cu2(OH)3Cl]=2.145 g÷214.5 g·ml-1=0.01 ml,根据转移电子相等可得n(O2)=0.01 ml×2×2/4=0.01 ml,故在标准状况体积为V=0.01 ml22.4 L·ml-1=0.224 L。
③文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体):
写出过程Ⅰ中负极的电极反应式。提示:结合图像可知,过程Ⅰ中Cu作负极,电极反应式是Cu-e-+Cl-====CuCl。
(4)BTA保护法是青铜器的修复最常用的方法之一,原理如图所示:
请分析BTA保护法可能的优点。提示:在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜;能够替换出锈层中的Cl-,能够高效除去有害锈;此法不破坏无害锈,可以保护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”。
课题任务:锂电池及锂离子电池【情境创设】2019年10月9日,瑞典皇家科学院宣布,将2019年诺贝尔化学奖授予美国固体物理学家约翰·古迪纳夫(Jhn B. Gdenugh),斯坦利·威廷汉(Stanley Whittingham)
和日本化学家吉野彰(Akira Yshin),以表彰他们在研发锂离子电池领域做出的贡献。诺贝尔奖官网称“他们(获奖者)创造了一个可充电的世界”。
由于具有很高的能量密度,锂金属在1958年被引入电池领域,1970年进入锂一次电池的商业研发阶段。自1990年以来,随着正极材料、负极材料与电解质的革新,可充放二次锂电池不断发展并实现商品化。如今锂电池技术仍在继续发展并将进一步改善人类生活。
【素养解读】1.核心素养:(1)证据推理与模型认知:建立分析电化学原理及应用的思维模型,加深对原电池原理的理解和应用。(2)科学态度与社会责任:通过锂电池及锂离子电池的发展历程及实际应用,感受化学在社会发展和科技进步的重大贡献。
2.素养目标:通过本课题的学习,巩固电化学原理,感受化学在社会发展中的作用,树立绿色化学和可持续发展的观念,增强社会责任感。
【素养探究】【探究一】锂一次电池的工作原理1975年,日本三洋公司在过渡金属氧化物电极材料取得突破,Li/MnO2开发成功,用在CS-8 176 L型计算器上。1977年,有关该体系设计思路与电池性能的文章
一连两期登载在日文杂志上。1978年,锂二氧化锰电池实现量产,三洋第一代锂电池进入市场。该电池反应原理如图,电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。
(1)外电路的电流方向是由____________(填字母,下同)极流向_________极。 提示:a b
(2)电池电极反应式为负极__________________;正极____________________________________。 提示:Li-e-====Li+ Li++e-+MnO2====LiMnO2
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?___________,原因是_______。 提示:否 Li能与水发生反应:2Li+2H2O====2LiOH+H2↑
【探究二】锂离子电池的工作原理 1979年古迪纳夫发现,将钴酸锂(LiCO2)作为电池的正极,将除锂之外的金属材料作为负极,能够实现高密度的能量储存。1983年,古迪纳夫、M.Thackeray等人发现锰尖晶石是优良的电池阳极材料。锰尖晶石具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。1989年,古迪纳夫、A.Manthiram发现采用聚电解质(例如硫酸盐)的
正极将产生更高的电压,原因是聚电解质的电磁感应效应。一种锂离子电池工作原理如图。放电时电池的总反应为Li1-xCO2+LixC6====LiCO2+C6(x<1)。
(1)从石墨的结构分析作为负极材料的原因。提示:石墨具有良好导电性,能容纳并且吸附Li+
(2)写出锂离子电池放电时的正极、负极的电极反应。提示:正极:Li1-xCO2+xe-+xLi+====LiCO2;负极:LixC6-xe-====6C+xLi+
(3)写出锂离子电池充电时,阴、阳极的电极反应。提示:阳极:LiCO2-xe-====Li1-xCO2+xLi+;阴极:xLi++xe-+6C====LixC6
(4)锂离子电池工作时锂离子如何移动?提示:放电时锂离子向正极移动
【探究三】新型锂电池的工作原理 锂空气电池被认为是锂离子电池的潜在替代品。锂空气电池利用金属锂与空气中的氧反应产生的能量来转化为电能,这种类似生物呼吸的充放电过程也让这种电池得名“呼吸电池(breathing battery)”。因为氧来自空气而无需预存在电池系统中,金属锂又具有较低的密度,所以锂空气电池的理论能量密度要远超过锂
离子电池。一种锂-空气电池,放电时工作原理如图所示,当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2 (x=0或1)。
(1)写出放电时正极的电极反应式。提示:(2-x)O2+4Li++4e-====2Li2O2-x(x=0或1)
(2)写出充电时电池总反应。提示:2Li2O2-x====(2-x)O2+4Li(x=0或1)
(3)电池充电时间越长,电池中Li2O2-x的量如何变化?提示:减小
【探究四】金属空气电池 金属(M)-空气电池具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源,该类电池放电的总反应方程式为4M+nO2+2nH2O====4M(OH)n。
(1)多孔电极的作用是什么?提示:提高电极与电解质溶液的接触面积,有利于氧气扩散至电极表面
(2)在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,可以采取什么措施。提示:采用中性电解质及阳离子交换膜
(3)电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。比较Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小。
提示:比能量是指消耗单位质量的电极材料所释放的最大电能,设质量均为m,由于 则Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小为Li>Al>Na。
【素养评价】1.宏观辨识与微观探析——水平1:从宏观装置或原理图,结合微观粒子的移动,准确判断电池类型、电极类型。2.变化观念与平衡思想——水平3:通过锂离子电池工作原理的分析,知道化学变化需要一定的条件,并伴随能量变化,能够运用化学反应原理解决简单的实际问题。
3.科学态度与社会责任——水平4:通过锂电池、锂离子电池的实际应用,感受化学在能源开发中的作用,培养可持续发展的意识,建立绿色化学观念,增强社会责任感。
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