6.1 化学反应与能量变化 第2课时 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 第2课时 化学反应与电能 一、新课引入(电能改变了世界) 我们日常使用的电能主要来自火力发电。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。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是关键。 直接？ 1、化石燃料是非可再生资源，会造成能源危机 2、燃料燃烧会产生污染性气体及粉尘 3、经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低 化学能 电能 ？ 想一想： 1. 电流是怎么产生的？ 2. 哪类反应有可能实现将化学能直接转化为电能？ 氧化还原反应 1.化学能直接转化为电能 (1)实验探究: 实验装置 实验现象 实验结论 ______________ _____________ ①锌片：不断溶解，且锌片上有气泡产生 ②铜片：无明显现象 锌是活泼金属能与稀硫酸反应产生氢气；铜不能与稀硫酸反应 实验装置 实验现象 实验结论 ______________ _____________ 锌片上无气泡, 铜片上有气泡 化学能 电能 ①锌片：不断溶解②铜片：不溶解，但铜片上产生大量气泡③电流计：指针发生偏转 产生H2(还原反应) 的位置发生了改变 有电流产生，该装置将_______转化为_____ ②工作原理:：将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分到两极上进行，从而使其电子转移通过定向移动形成电流。(以铜-锌-稀硫酸原电池为例) (2)原电池: ①定义:把_________________的装置叫原电池。 化学能转化为电能 2H++2e-=H2↑ Zn-2e-=Zn2+ 负极 正极 氧化反应 还原反应 e- e- e- 电池反应的离子方程式 Zn+2H+====Zn2++H2↑ (1)电子的移动方向:负极流出，经导线流向正极。 (2)离子的移动方向:阳离子向正极移动， 阴离子向负极移动。 铜-锌-稀硫酸原电池中，铜换成石墨棒能不能产生电流？ 2.原电池的构成条件 形成条件一：活泼性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属) 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等 练习：判断下列原电池的正负极. Zn Cu 稀硫酸 Zn Fe A 稀硫酸 C Zn Fe C A 稀硫酸 A 稀硫酸 A - + - + - + - + 形成条件二：电极需插进电解质溶液中 2.原电池的构成条件 形成条件三：必须形成闭合回路 2.原电池的构成条件 形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应 2.原电池的构成条件 下列所示装置是否能构成原电池将化学能转化为电能？ √ √ √ 盐桥工作示意图 1.连通电路 2.使溶液呈电中性 3.使电流持续稳定 3.原电池正负极的判断方法 A B C D E √ [练习] 1.下列哪些装置能构成原电池？ √ F √ 稀硫酸 Zn Fe 稀硫酸 Ag Cu A 稀硫酸 Zn Cu √ Zn H2SO4溶液 G 练习2 3.如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是（ ） A.电子由铜通过导线流向锌 B.该装置是将电能转化为化学能的装置 C.锌电极发生氧化反应 D.电流由锌通过导线流向铜 C 趣味原电池 水果电池中，水果的作用是什么？ 二、简易电池的设计与制作 三、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分 1.一次电池——锌锰干电池 锌筒作负极 石墨棒作正极 氯化铵糊作电解质溶液 2.二次电池（能充电的电池，可循环使用） 充电电池可实现化学能与电能的相互转化，可表示如下： 常见二次电池：铅蓄电池、锂电池、镍氢电池 3.发展中的燃料电池 （1）燃料电池是一种将燃料（如H2、CH4、乙醇等）和氧化剂 （如O2）的化学能直接转化为电能的装置。 （2）特点：清洁、安全、高效等 （3）举例：氢氧燃料电池中，负极失电子的物质为H2，正极得电子的物质为O2,产物为H2O. 四、原电池原理的应用 1.加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池可以加快反应速率。 2.比较金属活泼性强弱: 两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 3.用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 4.设计原电池 (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),氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 (2)步骤:以Fe+CuSO4====FeSO4+Cu为例。 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe-2e-====Fe2+ 正极反应 Cu2++2e-====Cu 步骤 实例 选择电极 材料 负极:较活泼金属,一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极:活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 例1.如图所示电流表的指针发生偏转,同时A极的质量减小,B极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是 (　　) A.B极为原电池的正极 B.A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸 C.C中阳离子向A极移动 D.A极发生氧化反应 【随堂检测】 【答案】C 例2.某小组为研究原电池原理,设计如图装置。叙述正确的是(　　) A.a和b不连接时，铁片上会有H2产生 B.a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为 Cu2++2e-====Cu C.a和b用导线连接时，电子由a流向b D.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液 从蓝色逐渐变成浅绿色 【答案】D 例3. 关于如图所示的装置的叙述中正确的是 (　　) A.铜是正极 B.溶液中的Fe3+向铜棒移动 C.电子从铜片经导线流向碳棒 D.碳棒上有红色铜生成 【答案】C 例4.把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极。C、D相连时，D上有气泡逸出。A、C相连时，A极减轻。B、D相连时，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为 (　　) A.A>C>D>B　　　 B.A>C>B>D C.B>D>C>A D.A>B>C>D 【答案】A 5.下列设备工作时，将化学能转化为电能的是（ ） A B C D 锂离子电池 太阳能集热器 燃气灶 硅太阳能电池 A $$