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

第一节 化学反应与能量变化 化学反应与电能 第六章 高一 化学 1 学习目标 氧化还原反应 表现：有化合价变化的反应 本质：有电子得失的反应 氧化剂（氧化性）——降(化合价)得(电子)还(还原反应) 还原剂（还原性）——升(化合价)失(电子)氧(氧化反应) 电解质：在水溶液或熔融状态下能够导电的化合物。 非电解质：在水溶液和熔融状态下均不能导电的化合物。 ‹#› 2 1 本节难点 原电池——化学能直接转化为电能 火力发电——化学能间接转化为电能 3 原电池的应用 4 电极方程式的书写 ‹#› 知识导航 吹风机 烧水壶 面包机 电视机 生活中我们离不开很多东西。我们离不开水，离不开粮食，当然，我们也离不开电，如： 那么，电的来源有哪些呢？ ‹#› 新课导入 太阳能发电 风力发电 核能 地热能发电 水力发电 生物质能 潮汐能发电 火力发电 日常使用的电能主要来自火力发电 ‹#› 新课导入 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽轮机 机械能 发电机 电能 直接？ 1、煤炭是不可再生资源，会造成能源危机。 2、煤炭燃烧会产生污染性气体。 3、转换环节多，能量损耗大，能量的利用率低。 缺点 煤炭 优点 我国煤炭资源丰富，廉价方便。 一、火力发电——化学能间接转化为电能 火力发电：化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。 氧化还原反应 ‹#› 【实验6-3】 (1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，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)如图6-6所示，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。 H2SO4 稀硫酸 Cu Zn A 二、原电池——化学能直接转化为电能 ‹#› 实验 实验装置 现象 (1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，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)如图6-6所示，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。 Zn片上有大量气泡，Cu片上没有气泡 Cu片上有大量气泡 ？ 二、原电池——化学能直接转化为电能 电流表指针发生偏转 ‹#› 铜片：2H+＋2e－ = H2 ↑（还原反应） 实验Ⅲ中电流表的指针为什么会发生偏转？ Zn 比Cu活泼，用导线连在一起时，Zn片失去的电子变成Zn2+进入溶液。 锌片：Zn－2e－ = Zn2+（氧化反应） 电子经导线流向Cu片，形成电流。 溶液中的H＋由于电场作用下移向Cu片得电子被还原成H2。 1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。 2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。 ‹#› 问题思考 你能写出两极发生的电极反应吗？ 负极：Zn － 2e- = Zn2+（氧化反应） 正极：2H+ + 2e- = H2 ↑（还原反应） 电池总反应：Zn + 2H+ =Zn2+ + H2↑ 实验Ⅰ和实验Ⅲ中能量转化形式有什么不同的？ 化学能 热能 化学能 电能 Zn逐渐溶解 Zn表面产生气泡 溶液变热 Zn逐渐溶解 Cu表面产生气泡 指针偏转 ‹#› 问题思考 3.电极： 正极： 负极： 电子流入的电极 电子流出的电极 通常是不活泼金属或石墨电极 通常是活泼金属 得电子，化合价降低，发生还原反应 失电子，化合价升高，发生氧化反应 二、原电池——化学能直接转化为电能 1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。 2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。 ‹#› 二、原电池——化学能直接转化为电能 Zn A Cu Cu2＋ Zn2+ e- Zn Cu2＋ Cu SO42－ SO42－ 内电路：阳（正）离子移向正极，阴（负）离子移向负极。 外电路：电子由负极经导线流向正极 Cu2＋ SO42－ e- 负极 正极 Zn - 2e- = Zn2+ Cu2+ + 2e- = Cu 发生氧化反应 发生还原反应 CuSO4 溶液 Zn 电子不下水 离子不上岸 ‹#› (1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键(　　) (2)原电池的电极材料必须是金属(　　) (3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同(　　) (4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌(　　) (5)原电池中阳离子向正极移动(　　) × × × √ √ ‹#› 课堂练习 二、原电池——化学能直接转化为电能 (4)有自发进行的氧化还原反应 (1)两个活泼性不同的电极，如：金属与金属、金属与非金属 (2)电解质溶液 (或者熔融) (3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 5.原电池的构成条件 思考：下列装置是否可以构成原电池？ × √ √ × × × ‹#› A B C D E 请同学们认真思考并回答下列哪些装置能构成原电池？ F G ‹#› 1. 下列各装置露置在空气中，能在外电路获得电流的是(　　) B 解析　A、D项，两极的材料相同，不能形成原电池；C项，酒精是非电解质，不能形成原电池。 ‹#› 课堂练习 稀H2SO4 CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4 A B C D A A A A A A Zn Cu Fe C(石墨) Zn Cu Zn Zn Fe Cu Si C(石墨) Zn Cu A 稀H2SO4 酒精 NaCl溶液 稀H2SO4 E F G H 2、下列装置中，能组成原电池的是( ) ABCH Zn Cu ‹#› 课堂练习 A Zn Cu H2SO4 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 不断溶解质量减小 有气体产生 Zn－2e－=Zn2+ 2H++2e－=H2↑ 氧化反应 还原反应 负极 正极 电子流出 电子流入 阴离子移向 阳离子移向 电子流向 电流流向 两极、一液、一线、一反应 ‹#› 笔记总结 A Zn Cu H2SO4 CuSO4 Zn+Cu2+=Zn2++Cu 不断溶解质量减小 质量增加 Zn－2e－=Zn2+ Cu2++2e－=H2↑ 氧化反应 还原反应 负极 正极 电子流出 电子流入 阴离子移向 阳离子移向 两极、一液、一线、一反应 怎么判断原电池的正负极？ ‹#› 笔记总结 二、原电池——化学能直接转化为电能 2. 原电池正负极的判断方法 ‹#› 3. 如图所示，电流计指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) C A.B极为原电池的正极 B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C.C中阳离子向A极移动 D.A极发生氧化反应 解析　原电池中，负极金属失去电子溶解，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B两项正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项正确。 ‹#› 课堂练习 2．根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题： (1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为_____ (填电极名称)，判断依据：________________ _____ ；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2+移向________(填“Cu”或“X”)电极。 (2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为____ (填电极名称)，判断依据：___ _______________________；铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为______________。 负极 Zn比Cu更活泼，与硫酸铜溶液发生反应 正极 Cu 正极 Cu比Ag更活泼，与硫酸银溶液发生反应 负极 X Ag++e—=Ag ‹#› 课堂练习 三、原电池原理的应用 2. 判断金属活动性强弱 3. 用于金属的防护 1. 加快化学反应进行 4. 设计原电池 ‹#› 1、加快化学反应速率 H＋ H＋ 提示：装置乙产生H2的反应速率快。装置甲中，氧化反应和还原反应都在Zn表面进行，生成的Zn2＋排斥H＋，使H＋越来越难靠近Zn表面得电子。 装置乙构成了原电池，氧化反应和还原反应分别在两个不同区域进行，Zn失去的电子沿导线聚集在Cu棒上，溶液中H＋非常容易靠近Cu表面得电子生成H2，因此反应速率加快。 问题2： 实验室制取氢气时，常在稀硫酸中加入少量的硫酸铜溶液，其目的是什么？ 问题：甲和乙产生氢气的速率快？ ‹#› 练习：过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是（　　） A．加入适量NaCl溶液 B．加入适量的水 C．加入几滴硫酸铜溶液 D．再加入少量稀硫酸 C ‹#› 课堂练习 一般来说，作负极的金属的活动性强于正极金属 2、判断金属活动性强弱比较 把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。 若A、B相连时，A为负极； C、D相连时，D上产生大量气泡； A、C相连时，电流由C经导线流向A； B、D相连时，电子由D经导线流向B， 则此四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ） ① A＞B＞C＞D ② A＞C＞D＞B ③ C＞A＞B＞D ④ B＞A＞C＞D A＞B C＞D A＞C D＞B ② ‹#› X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为____________ Z>Y>X>W 活动性：Z > Y 活动性：Y > X 活动性：Z > W 活动性：X> W ‹#› 课堂练习 3、用于金属保护 原理： 作原电池正极的金属材料不参与反应 方法：将被保护金属作为原电池的正极而受到保护，另外一种金属作负极被腐蚀 如在船底表面镶嵌锌块，以减少船体被海水腐蚀。 ‹#› 如图下列各烧杯中都盛有海水，铁在其中腐蚀由快到慢的顺序是（ ） Fe A B Sn Fe C Zn Fe D Cu Fe A. B ＞A ＞C ＞ D B. D ＞ C ＞ A ＞ B C. D ＞ B ＞ A ＞ C D. C ＞ B ＞ D ＞ A ‹#› 课堂练习 4、设计化学电源 设计原电池的基本思路 还原剂 ＋ 氧化剂＝氧化产物＋还原产物 氧化还原反应 氧化反应 还原反应 分开进行 形成 闭合回路 （失电子） （得电子） 原电池 负极反应物 负极材料 正极反应物 正极材料 ？ ‹#› 原理：理论上任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池 设计思路 (1)定反应：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。 (2)拆两半：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)找材料：电极材料必须导电，负极材料一般选择较活泼的金属材料， 或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料； 电解质溶液一般能与负极反应。 (4)画装置：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 4、设计化学电源 ‹#› 4、设计化学电源 ‹#› 已知反应 Cu ＋ 2FeCl3 = CuCl2 +2FeCl2 ，请设计原电池，写出电极反应式。 正极： 负极： 总反应： Cu－2e - ＝Cu2+ 2Fe3++2e- ＝2Fe2+ 2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+ ‹#› 课堂练习 ‹#› 课堂练习 1.根据原电池工作原理，结合装置图，按要求解答问题： (1)若X为Mg，Y为Al，Z为氢氧化钠溶液，则X为________(填电极名称)，Y电极可能观察到的现象是__________________________，电池总反应式为_________________________________________。 (2)若X为Fe，Y为Cu，Z为浓硝酸，则Cu为________(填电极名称)，铜电极区域可能观察到的现象是________________________________，电极反应式为______________________________________________。 正极 Al片逐渐溶解 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 负极 铜片逐渐溶解 Cu─2e—=Cu2+ 当电解质溶液与电极材料有特殊的反应时，金属活性负极不一定大于正极。 一般电解质溶液为稀硫酸、稀盐酸时，负极>正极。 ‹#› 课堂练习 (1)原电池中，负极材料的活泼性一定强于正极材料的活泼性(　　) (2)只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池(　　) (3)原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻(　　) (4)向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，是因为构成了原电池(　　) (5)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应(　　) × √ × × × ‹#› 课堂练习 课本37页 ‹#› 序号 电极（大小相同） 电极间距 水果种类 电流表示数(μA) ① Cu—Al 2.0 cm 西红柿 78.5 ② Cu—Fe 2.0 cm 西红柿 70.3 ③ Al—Al 2.0 cm 西红柿 0 ④ Cu—Al 2.0 cm 柠檬 45.7 ⑤ Cu—Al 1.0 cm 柠檬 98.4 ⑥ 石墨棒—Al 1.0 cm 柠檬 104.5 对比实验①②③或⑤⑥，得出结论: 在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好。 4、设计化学电源 ‹#› 探究电极材料对电池效果的影响 在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好 ①④ 在其他条件相同时，电极间距越小，电流越大，电池效果越好 作电解质溶液 两极金属活动性不同 能发生自发的氧化还原反应 形成闭合回路 电解质溶液 ‹#› 如何正确书写电极反应式呢？ 四、电极方程式的书写 负极：还原剂─ne─=氧化产物 正极：氧化剂+ne─=还原产物 总反应：正极反应+负极反应 注意：书写电极反应方程式时，要保证电荷守恒、元素守恒，根据条件在等号两边添加H+、OH—或H2O 注意：电极反应方程式中如果有气体产生，需要加↑，由于固体一般附着在电极上，所以不加↓ 注意：如果一个电极反应方程式较难书写，可以先写出总反应方程式，然后在用总反应减去简单的电极反应方程式。 ‹#› 铝 镁 稀盐酸 Mg - 2e- = Mg2+ 2H+ + 2e- = H2↑ 负极: 正极: 总反应式: Mg + 2H+= Mg2+ + H2↑ 铜 铝 稀盐酸 2Al - 6e- = 2Al3+ 6H+ + 6e- = 3H2↑ 负极: 正极: 总反应式: 2Al + 6H+= 2Al3+ + 3H2↑ 二、原电池——化学能直接转化为电能 ‹#› 石墨 铝 硫酸铜溶液 2Al - 6e- = 2Al3+ 3Cu2+ + 6e- = 3Cu 负极: 正极: 总反应式: 2Al + 3Cu2+ = 2Al3+ + 3Cu 铝 镁 NaOH溶液 2Al - 6e- + 8OH-= 2Al(OH)4- 6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH- 负极: 正极: 总反应式: 2Al + 2OH- +6H2O = 2Al(OH)4- +3H2↑ 二、原电池——化学能直接转化为电能 ‹#› 铜 铁 浓HNO3 Cu - 2e- = Cu2+ 2NO3- + 2e- + 4H+ = 2NO2↑ + 2H2O 负极: 正极: 总反应式: Cu + 2NO3- + 4H+ = Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O 二、原电池——化学能直接转化为电能 ‹#› 铜 锌 稀硫酸 5、下列关于右图所示装置的叙述，错误的是（ ） A、锌是负极，其质量逐渐减小 B、氢离子在铜表面被还原，产生气泡 C、电流从锌片经导线流向铜片 D、电子从锌片经导线流向铜片 C ‹#› 课堂练习 6、如图所示，电流计指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) C A、B极为原电池的正极 B、A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C、C中阳离子向A极移动 D、A极发生氧化反应 ‹#› 课堂练习 常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ①大多数分解反应 ② C、H2、CO等高温下作还原剂 例：C+CO2、H2+CuO、C+H2O(g) ③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与强碱的反应) ④NaHCO3与盐酸的反应 注意：吸热反应、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，有些放热反应需要加热的条件，有些吸热反应在常温下就可反生。 ‹#› 1、微观角度：化学键的断裂与形成 (1)断键吸收总能量>成键释放总能量，吸热反应 (2)断键吸收总能量<成键释放总能量，放热反应 2、宏观角度：反应物和生成物的总能量 (1)若E反> E生，放出能量，放热反应 (2)若E反< E生，吸收能量，吸热反应 物质的能量越低物质越稳定。 化学键键能越大物质越稳定 下课 ~ 记得复习和做作业 ~ Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 x264 0.128.2216+688+32 a17ff54 tMod [8-bit@4:2:0 X86] $$