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

蒙自长水实验中学导学案 编号：BXE6.1.2 学科：化学 第4周 编制人：李雨航 审核：陈喜媚 使用时间：2024年3月11日 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 化学反应与电能 班级： 姓名： 【学习目标】 1．通过自主学习课本，了解化学能间接转化为电能的过程。 2．用过实验6-3，识记并能描述原电池的工作原理。 3．掌握原电池的构成条件，能够判断原电池的正负极，理解原电池的应用。 一、化学反应与电能 【知识清单】 （一）火力发电——化学能间接转化为电能 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，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。能量转换过程如下： 化学能 热能 机械能 电能。 其中 燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。在火力发电过程中，化学能要经过一系列能量转换环节才能转化为电能，由于转换环节多，能源利用率低，造成能源极度浪费。那么能否将化学能直接转化为电能，提高能量的利用率？ （二）原电池——化学能直接转化为电能 1．.实验探究【实验6—3】 实验操作 实验现象 原因解释 Zn片：锌片溶解，表面产生无色气泡 Cu片：无变化 反应的离子方程式： Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气 Zn片：溶解 Cu片：有气泡 电流表A：指针偏转 电流表指针偏转说明：导线中有电流 Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出 2．微观探析电流产生的原因：分析微观示意图并填空 （1）锌片 ：Zn － 2e－ ＝ Zn2＋（反应类型：氧化反应）； （2）铜片 ：2H＋ ＋ 2e－ ＝ H2↑（反应类型：还原反应）； （3）总反应式：Zn＋2H＋ ＝ Zn2＋ ＋ H2↑； （4）装置中的化学反应发生在稀硫酸和锌物质之间； 铜片的作用是：导电（传递电子）。 【深入思考】 （1）该装置为什么能够产生电流？ （2）根据物理上电源正负极的定义，电子流出的极为负极，电子流入的极为正极，电流方向是由Cu片到Zn片。 （3）电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。请解释原因？ 二、原电池 1．定义：原电池是把化学能转化为电能的装置。 2．原电池的工作原理：原电池原理是将氧化反应和还原反应分别在不同区域进行，可以使氧化还原反应中转移的电子通过导体发生定向移动，从而形成电流。 图解原电池工作原理 【考点】 1．原电池的构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 2．判断原电池正、负极的5种方法 负 极 较活泼的金属 电极材料 较不活泼的金属或导电的非金属 正 极 氧化反应 电极反应 还原反应 流出 电子流向 流入 溶解 电极现象 气泡或增重 阴离子移向负极 离子移向 阳离子移向正极 3．原电池原理的应用 (1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 (4)设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。 二、设计原电池 【知识清单】 1．依据： 已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 2．设计思路 (1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。 (2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应。 还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)； 氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 (3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。 (4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 3．实例 以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 电极反应式 材料选择 装置 负极： Fe－2e－===Fe2＋