第1节 第2课时 化学反应与电能（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一化学同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第一节 化学反应与热能 课时2 化学反应与电能 人教版2019必修第二册 第六章 化学反应与能量 素养目标 宏观辨识与微观探析： 从宏观上认识原电池的结构特点，电流的流向，了解原电池两极可能出现的现象，从微观上了解原电池的工作原理、形成条件。 证据推理与模型认知： 能根据原电池的工作原理及构成条件，设计简单的原电池，形成分析原电池正负极、电极反应式、电子（流）流向等相关知识的认知模型。 科学探究与创新意识： 通过对原电池的原理分析和设计不同的原电池，体会化学能到电能的直接转化，体验科学探究的过程与方法，提升实验探究和创新能力。 教学目标 本节重点 化学能转化为电能的装置特点及原理。 本节难点 化学能转化为电能的装置特点及原理。 1．能举出化学能转化为电能的实例，辨识简单原电池的正负极及正负极上发生的化学反应类型。 2．知道原电池概念及原电池工作原理是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，知道构成原电池的条件。 新课导入 你知道吗？ 我们的生活很难离开电，电是从哪来的？ 火力发电 壹 原电池原理 贰 知识导航 设计原电池 叁 课堂思考 请你说说！ 获取电源的途径！ 火力发电 核电站 水力发电 风力发电 新课导入 请你欣赏！ 燃煤发电的瞬间！ 我们日常使用的电能主要来自火力发电 01 火力发电 一、火力发电 课堂探究 认识了解 探究学习 1.我们日常使用的电能主要来自火力发电 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。 9 课堂探究 一、火力发电 认识了解 探究学习 2.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。 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 弊端 煤炭 课堂思考 请你思考！ 如何将化学能直接转化为电能？ 火力发电的化学深层本质分析 燃烧 氧化还原反应 氧化剂与还原剂之间发生电子的转移 火力发电 将化学能经一系列能量转化为电能 旧键断裂和新键形成、体系能量变化 过程 关键 本质 本质 引起 02 原电池原理 课堂探究 二、原电池原理 重点理解 实验探究 要想使氧化还原反应释放的能量直接转化为电能，就要设计一种装置，使反应中的电子转移在一定条件下形电流。化学电池就是这样一种装置。 (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。 【实验6-3】 课堂探究 二、原电池原理 重点理解 实验探究 1.实验探究——锌铜原电池原理 课堂探究 二、原电池原理 重点理解 探究学习 1.实验探究——锌铜原电池原理 序号 实验步骤 实验装置 现象 结论或解释 Ⅰ 将锌片、铜片插入 盛稀硫酸的烧杯中，观察现象。 Ⅱ 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 Ⅲ 用导线在锌片和铜片间串联一个电流表G ，观察电流表指针是否偏转。 铜片（锌片）上有气泡，电流计指针偏转 ? 锌片表面有气泡，铜片表面没有气泡 Zn+2H+ = Zn2++H2↑，铜与稀硫酸不反应 锌片、铜片表面都有气泡 锌失去电子，经导线流向铜片，H+在铜片上得到电子还原成H2。 课堂探究 二、原电池原理 重点理解 实验探究 2.原电池 ⑴定义：把化学能转化为电能的装置 ⑵本质：有自发的氧化还原反应 3.原电池的工作原理 课堂探究 重点理解 二、原电池原理 探究学习 3.原电池的工作原理 Cu片——正极 2H＋＋2e－＝H2↑ Zn片——负极 Zn－2e－＝Zn2＋ 总反应方程式： Zn＋2H＋＝Zn2＋＋ H2↑ 还原反应 氧化反应 电子导体 电子：由负极经导线到正极 电流：由正极经导线到负极 离子导体 阳离子 正极 阴离子 负极 课堂探究 二、原电池原理 重点理解 对比学习 3.原电池的工作原理 负极 正极 Zn-2e-=Zn2+ 2H+ +2e-=H2 还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应 氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应 还原剂失去的电子从锌极流出 流入铜极. 经外电路 Zn2+ H+ SO42- 电流方向 课堂探究 二、原电池原理 难点理解 对比学习 3.原电池的工作原理 ⑴电子流向和电流方向 ① 电子方向：从负极沿导线到正极。 ② 电流方向：从正极沿导线到负极再由溶液流回正极。 ③离子 阴离子移向负极 阳离子移向正极 ⑵电极反应 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ ②正极：2H++2e-=H2↑发生还原反应 ①负极：Zn－2e-=Zn2+ 发生氧化反应 课堂思考 请你思考！ 一个原电池必要的装备有哪些？ 实验探究原电池形成条件 更换电极材料 Zn Cu 稀硫酸 Zn Zn 稀硫酸 Zn Fe 稀硫酸 Fe Cu 稀硫酸 Mg Cu 稀硫酸 活动性不同的金属 课堂探究 二、原电池原理 重点理解 探究学习 4.实验探究原电池形成条件 Zn Cu 稀硫酸 Zn 石墨 稀硫酸 Zn 木条 稀硫酸 金属与非金属导体（石墨） 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等 课堂探究 二、原电池原理 重点理解 探究学习 4.实验探究原电池形成条件 更换电解质 电极需插进电解质溶液或熔融态中 课堂探究 二、原电池原理 重点理解 探究学习 4.实验探究原电池形成条件 硫酸铜 稀硫酸 Zn Cu 必须形成闭合回路 课堂探究 二、原电池原理 重点理解 对比学习 4.实验探究原电池形成条件 ① 有活泼性不同的两个电极，较活泼的金属作负极 ② 两电极都接触电解质溶液 ③ 正极、负极、电解质溶液构成闭合回路 ④ 在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应 典例精讲 【例1】下列哪些装置能构成原电池？ A B C D E √ √ F √ 稀硫酸 Zn Fe 稀硫酸 Ag Cu A 稀硫酸 Zn Cu √ Zn H2SO4溶液 G 你知道吗？ 如何设计电池呢？ 课堂思考 氧化还原反应 氧化反应 还原反应 分开进行 形成 闭合回路 原电池 观看 03 设计原电池 课堂探究 三、设计原电池 难点理解 探究学习 1.设计原电池的基本思路 还原剂 ＋ 氧化剂＝氧化产物＋还原产物 （失电子） （得电子） 负极反应物 负极材料 正极反应物 正极材料 负极 正极 离子导体 电子导体 课堂探究 难点理解 三、设计原电池 探究学习 2.将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 Fe ①依据反应式确定电极材料 Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu 1 × Fe－2e－＝Fe2＋ 氧化反应 负极 Cu2＋＋2e－＝Cu 1 × 还原反应 正极 Cu 课堂探究 三、设计原电池 重点理解 探究学习 2.将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 ②判断电解质溶液 Cu2＋＋2e－＝Cu Fe Cu Fe－2e－＝Fe2＋ Cu2＋ Cu2＋ CuSO4溶液 CuCl2溶液 课堂探究 三、设计原电池 重点理解 对比探究 2.将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 CuSO4溶液 CuSO4溶液 Zn 行吗？ × Sn Pb C CuSO4溶液 CuCl2溶液 典例精讲 【例2】论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Fe＋2Fe3+===3Fe2+”设计一个原电池。回答下列问题： (1)用双线桥分析上述离子反应，标出电子转移的方向和数目______________；其中氧化反应的半反应可表示为“Fe－2e－===Fe2+”，则还原反应的半反应为____________________。 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ (2)若设计成原电池 ①负极材料是___，选择依据是__________________________________________________； ②正极材料可选用__________，选择依据是_____________________________。 ③_________________溶液作电解质。 (3)写出电极反应式 正极：___________________，负极：_______________。 (4)该原电池中电子从________极流出，电解质溶液中的阳离子(Fe3＋)移向_____________极。 铁 固体铁单质能导电，可被电解质溶液中的Fe3＋氧化为Fe2＋ 铜(或石墨) 铜(或石墨)的还原性比铁弱，且为能导电的固体 FeCl3[或Fe2(SO4)3] 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ 铁(负) 铜或石墨(正) 课堂探究 三、设计原电池 实验探究 探究学习 【目的】 根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。 【用品】 水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。 【实验】 （1）水果电池 参考图6-8所示水果电池，自选水果及相关 用品，制作水果电池。 （2）简易电池 参考图6-9，制作简易电池，并试验和比较不 同材料作电极的效果。 （3）设计演示原电池的趣味实验 利用发光二极管、电子音乐卡或小电动机等， 设计一个演示原电池的趣味实验（如电压不足，可将几个电池串联起来）。 探究 简易水果电池的制作 课堂探究 实验探究 三、设计原电池 探究学习 3.简易水果电池的制作 水果电池 课堂探究 实验探究 三、设计原电池 探究学习 3.简易水果电池的制作 超级柠檬电池 课堂探究 三、设计原电池 实验探究 探究学习 【问题和讨论】 （1） 水果电池中，水果的作用是什么？ （2）通过比较不同材料作电极的简易电池，你是否发现电极材料的选择有一些值得注意的问题？请与同学交流你的经验。 （3）在以上实验中，电池不可或缺的构成部分有哪些？ 探究 简易水果电池的制作 （1）水果电池中，水果的作用是电解质溶液 （2）构成原电池的要素 ①自发的氧化还原反应 ②两个活泼性不同的电极，电解质溶液，形成闭合回路 ③较活泼金属作惰性电极作负极，不活泼的金属或惰性电极作正极 典例精讲 【例3】 将锌片和铜片按图示方式插入柠檬中，电流计指针发生偏转。下列针对该装置的说法正确的是 A．将电能转换为化学能 B．电子由铜片流出 C．锌片是负极 D．铜片逐渐被腐蚀 C 课堂小结 38 随堂演练 1.如图所示，下列对于该原电池的叙述正确的是( ) A.铜是负极，铜片上有气泡产生 B.铜片质量逐渐减小 C.电流从锌片经导线流向铜片 D.氢离子在铜片表面被还原 D 2.如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。关于该装置的说法中，正确的是( ) A. a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应 B. 碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大 C. 导线上有电流，电流方向a→b D. 反应后a极质量减小 D 39 随堂演练 B 3.的某同学设计的原电池如下图所示 。电池工作时，下列说法正确的是 A．锌片作正极 B．盐酸作电解质溶液 C．电能转化为化学能 D．电子由铜片沿导线流向锌片 发光二极管 用盐酸浸湿的滤纸 40 随堂演练 4.(电极名称的判断)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。 负极 锌的活 泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强) 正极 Cu 41 随堂演练 4.(电极名称的判断)根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题： (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。 (3)若X为Fe，Y为浓硝酸，则Cu为_____(填电极名称)，铜电极可能观察到的现象是_________________________；X电极的名称是______。 正极 铜的活 泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强) 负极 X 负极 铜电极逐渐溶解，溶液变蓝 正极 42 随堂演练 5.选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池。 回答下列问题： (1)负极材料：___；正极材料：__________；电解质溶液：___________。 (2)写出电极反应式 正极：__________________； 负极：________________。 (3)原电池中电子从______极流出，电解质溶液中阴离子流向____极(填“正”或“负”)。 铜 银(或碳棒) AgNO3溶液 2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋ 铜(负) 负 43 演示完毕 感谢聆听 分层作业见同课时word https://www.zxxk.com/user/13354804 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 $$