6.1.2 化学反应与电能 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 课时2 化学反应与电能 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 我们在日常生活中离不开电的使用，你能说出生活生产中电能的来源吗？ 课堂学习 火力发电的原理 请尝试解释火力发电过程中的能量转化过程？ 火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，从而对水进行加热使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。 火力发电的过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。 化学能 燃料 燃烧 热能 蒸汽 轮机 机械能 发电机 电能 课堂学习 化学能与电能 火力发电存在着以下弊端： 煤炭是不可再生资源，会造成能源危机。 煤炭燃烧会产生污染性气体。 转换环节多，能量损耗大，能量的利用率低。 那么是否可以研发一种装置，省略掉中间的转化环节，使化学能直接转化为电能呢？ 电流的产生需要电子的定向移动，而氧化还原反应中恰好涉及到电子的转移，问题的关键在于如何让转移的电子实现定向移动。 课堂学习 实验操作： (1) 将锌片和铜片插入稀硫酸溶液中，观察现象； (2) 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象； (3) 用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。 化学能与电能 课堂学习 实验现象： 锌片逐渐溶解，表面产生气泡，铜片无明显现象。 实验原理： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 化学能与电能 实验现象： 锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡产生。 实验原理： Zn – 2e- = Zn2+ 2H+ + 2e- = H2↑ 实验现象： 锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡产生，电流表指针发生偏转。 实验原理： 电子实现了定向移动。 课堂学习 原电池：将化学能转化为电能的装置。 原电池 + - 正极：电子流入(或电流流出)的一极； 负极：电子流出(或电流流入)的一极。 本质：氧化反应和还原反应在两个不同的区域进行。 电极反应： 正极(Cu片)：2H+ + 2e- = H2↑ (还原反应) 负极(Zn片)：Zn – 2e- = Zn2+ (氧化反应) 总反应： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 思考以下几个问题： 电子能不能在溶液中自由移动？ 导线和溶液中的导电微粒相同吗？ 原电池的工作原理又是怎么样的？ 课堂学习 锌电极为负极，失去电子， 发生氧化反应： Zn – 2e- = Zn2+ 原电池的工作原理 Zn Cu e- 铜电极为正极，得到电子， 发生还原反应： 2H+ + 2e- = H2↑ 稀H2SO4 H+ H+ SO42- 外电路： 电流移动方向由正极到负极； 电子移动方向由负极到正极。 内电路： 阳离子移向正极，阴离子移向负极。 特别注意： 电子不下水， 离子不上岸。 总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 课堂学习 若将装置中的铜电极更换为锌电极进行同样的实验，电流表的指针还能偏转吗？ 原电池的构成条件 显然指针不会偏转，因为原电池装置中需要两个能导电的电极，且一般需要电极的活泼性不同。 正极材料一般为较活泼的金属，负极一般为不活泼金属或能导电的非金属(石墨)。 所谓的活泼性不同并不完全正确，但一般如此表述，反例为燃料电池和浓差电池。 课堂学习 若将装置中的稀硫酸更换为酒精进行同样的实验，电流表的指针还能偏转吗？ 原电池的构成条件 指针不会偏转，因为酒精并不属于电解质，在内电路中没有能够自由移动的带电粒子。 电池装置中一般需要电解质溶液或熔融的电解质提供可自由移动的带电粒子。 注意事项： 装置只需要电解质溶液，不必须是强电解质，例如醋酸溶液也可构成原电池装置。 课堂学习 若将装置中的电解质溶液分装于两个烧杯，或将装置的导线形成断路，电流表指针也不会偏转，因此装置没有形成闭合回路。 原电池的构成条件 若是直接将两电极触碰到一起，会形成原电池装置吗？ 针对电解质溶液分装的装置，若添加盐桥装置，则可以形成闭合回路，从而构成原电池，且属于双液原电池装置，将在后续选修的学习中涉及。 课堂学习 若将锌电极更换为银电极，电流表指针也不会偏转，因为此时装置没有发生氧化还原反应，也没有涉及到电子的转移。 原电池的构成条件 你能根据所做的对比探究，总结出来原电池的构成条件有哪些吗？ 课堂学习 注意事项： 一般情况下，认为原电池构成要素如左图所示。 原电池的构成条件 原电池构成条件 两极 两种活泼性不同的电极 一液 电解质溶液或熔融电解质 一回路 形成闭合回路 一反应 能自发进行的氧化还原反应 课堂学习 原电池的应用 通过所学习的原电池相关知识，如何判断原电池的正负极？ 根据原电池正负极材料的判断方法，能不能实现两种未知金属的活泼性判断？ 一般而言，将两种金属与