6.1.2 化学能与电能-课件- 2024-2025学年下学期高一化学同步课件（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 化学能与电能 课堂总结与练习 03 新课讲授 02 目录 Contents 课程标准与核心素养 01 课程标准与核心素养 01 课程标准 理解原电池原理：认识原电池是将化学能转化为电能的装置，理解原电池的工作原理，包括电极反应、电子转移、离子迁移等过程，能写出简单原电池的电极反应式和总反应式。 掌握原电池构成条件：掌握原电池的构成条件，能够根据给定的材料设计并组装简单的原电池，通过实验探究理解各构成要素对原电池工作的影响。 核心素养 宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知 变化观念与平衡思想 科学探究与创新意识 科学态度与社会责任 课程标准 了解常见化学电源：了解常见化学电源的种类及其工作原理，如干电池、充电电池、燃料电池等，认识化学电源在生产、生活和科技发展中的重要应用，体会化学对提高生活质量和促进社会发展的重要作用。 认识化学能与电能相互转化的意义：认识化学能与电能相互转化的实际意义和重要性，了解化学在解决能源问题中的重要作用，关注能源的合理利用和开发 核心素养 宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知 变化观念与平衡思想 科学探究与创新意识 科学态度与社会责任 新课讲授 02 新课引入 同学们，你们能想象一下没有电之后的生活吗？ 化学能与电能 模型探究：火力发电的能量转化形式 化学能与电能 模型探究：火力发电的能量转化形式 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽轮机 机械能 发电机 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。 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 ？ 化学电源 缺点 化学能与电能 模型探究：火力发电的能量转化 火力发电 将化学能经一系列能量转化为电能 过程 燃烧 关键 氧化还原反应 本质 氧化剂与还原剂之间发生电子的转移 本质 旧键断裂和新键形成、体系能量变化 引起 化学反应的能量能不能直接转变为电能呢？ 化学能与电能 原电池：化学能直接转换为电能的装置 电池 减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便 氧化还原反应的能量 电能 直接转化 设计一种装置，使反应中的电子转移在一定条件下形成电流 化学电池 化学能与电能 实验探究：原电池的构成条件与工作原理 【实验6-3】 (1)分别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) 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 实验探究：原电池的构成条件与工作原理 稀H2SO4 Zn Cu 实验现象 离子方程式 思考问题 寻找答案 你对问题 2的想法 锌表面有气泡产生，铜表面无明显现象 Zn +2H+ = Zn2+ +H2↑ 1.反应中，哪种物质失电子，哪种物质得电子？ 2.什么方法可使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表面得电子？ 用导线将锌表面的电子引出来 化学能与电能 实验探究：原电池的构成条件与工作原理 稀H2SO4 实验现象 离子方程式 思考问题 寻找答案 组内交流 列出想法 大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解 Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑ 1.铜片上为什么会有气泡冒出，H+得到的电子是Cu失去的吗？ 2.在这个过程中Cu起什么作用？ 3.怎样才能知道导线中有电子通过？ Cu起传导电子的作用。 可用电流表（灯泡）测电流及方向。 Zn Cu 化学能与电能 实验探究：原电池的构成条件与工作原理 稀H2SO4 实验现象 解释现象 思考问题 寻找答案 组内交流 列出想法 锌表面无气泡，铜表面有气泡，电流表发生偏转。 1.电子从Zn到H+经历了哪些途径？ 2.你认为这个过程能量是如何转化的？ 化学能直接转化为电能 电子由Zn→导线→铜片→H+ 定向移动产生电流，故电流表的指针发生偏转 Zn Cu A 化学能与电能 模型建构：原电池的工作原理 定义：将化学能转变成电能的装置叫做原电池。 电流方向 正极→负极 稀硫酸 Cu Zn A - + 电流与电子移动的方向相反 e-→e-→e-→e- 正负极： 负极： 电子流进（或电流流出）的一极 正极： 电子流出（或电流流进）的一极 化学能与电能 模型建构：原电池的工作原理 Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 还原反应 负极 正极 阳离子 阴离子 SO42- 发生溶解 产生气泡 原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 阴离子 负极 阳离子 正极 外电路 内电路 2H++2e－=H2↑ 电子流向： 负极 沿导线 正极 失去电子 得到电子 吸引阳离子 吸引阴离子 化学能与电能 模型建构：原电池的工作原理 较活泼金属 较不活泼金属 负 极 正 极 发生氧化反应 发生还原反应 e- 电流 电子流出，电流流入 电子流入，电流流出 这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流 电子(电流)流动方向： 电解质溶液中离子的移动方向： 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 “负极出电子，电子回正极” 化学能与电能 实验探究：原电池的构成条件 稀H2SO4 Zn Zn 稀H2SO4 Cu Cu 稀H2SO4 Zn C 形成条件一：通常用活泼性不同的两种材料作电极 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属或非金属（如石墨等） × × √ 化学能与电能 实验探究：原电池的构成条件 稀盐酸 Zn Cu 酒精 Zn Cu 形成条件二：两极之间填充电解质溶液； √ × 导体 电解质溶液 电子导体 离子导体 熔融盐 固体电解质 化学能与电能 实验探究：原电池的构成条件 稀盐酸 Zn Cu Zn Cu 稀盐酸 稀盐酸 √ × 形成条件三：必须形成闭合回路 化学能与电能 实验探究：原电池的构成条件 稀H2SO4 Cu C × 形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应 化学能与电能 模型建构：原电池的构成条件 01 02 自发进行的 氧化还原反应 03 04 电解质溶液（或熔融电解质或固体电解质） 电极材料（两种活泼性不同的金属或一种为能导电的非金属） 形成闭合回路 化学能与电能 模型建构：原电池正负极的判断 活泼金属 负极 氧化反应 电子流出 阴离子移向 不断溶解质量减小 正极 不活泼金属或导电非金属 还原反应 电子流入 阳离子移向 增重或有气泡产生 依据 电极材料 电极反应 电子流向 离子迁移 电极现象 化学能与电能 实践活动：原电池的应用 （1)若a、b相连，a为负极。 （2)若c、d相连，d上有气泡逸出。 （3)若a、c相连时,a的质量减少。 （4)若b、d相连，b为正极。 例：把a、b、c、d 4种金属浸入到稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池，请根据下列信息，判断四种金属的活动性顺序。 a>b c>d a>c d>b 答案：a>c>d>b 1．比较金属活动性 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。 化学能与电能 实践活动：原电池的应用 例：锌和稀 H2SO4 反应时，若加入少量 CuSO4溶液或常用粗锌(含Fe、C等)，Zn与 CuSO4 反应生成 Cu，形成 Zn | 稀硫酸 | Cu(杂质) 原电池，加快产生H2的速率。 2．加快氧化还原反应速率 在原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液中粒子运动相互间的干扰减少,使反应速率增大。 化学能与电能 实践活动：原电池的应用 例：铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：___________________。  (2)若将(1)中的反应设计成原电池,请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。 正极反应式:_________________；负极反应式:______________ 2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+ 2Fe3++2e- ==2Fe2+　 Cu-2e- ==Cu2+ 3．设计原电池 化学能与电能 实践活动：简易电池的设计与制作 【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，，电流表。 【实验】 （1）水果电池 （2）简易电池 化学能与电能 联系生活：认识生活中的化学电源 干电池 原电池 系列 锂离子电池 燃料电池 铅酸蓄电池 （一次电池） （二次电池） （二次电池） 化学能与电能 联系生活：认识生活中的化学电源 化学电源——一次电池 特点：电池放电后不能充电 锌锰干电池 ①锌筒为负极，电极反应是Zn - 2e- = Zn2+。 ②石墨棒为正极，二氧化锰是氧化剂。 ③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。 化学能与电能 联系生活：认识生活中的化学电源 化学电源——二次电池 特点：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 能量转化： 实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等 应用：汽车；手机、笔记本电脑 锂电池 化学能与电能 联系生活：认识生活中的化学电源 化学电源——燃料电池 燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。 燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物是从外部提供，电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用。 通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极 燃料电池 课堂总结与练习 03 知识小结 氧化反应 Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池 电解质溶液 失e，沿导线传递，有电流产生 还原反应 2H++2e- =H2↑ 阴离子 阳离子 负极 正极 阳离子 课后作业 1.如图所示装置，电流表G指针发生偏转，同时X极逐渐变粗，Y极逐渐变细，Z是电解质溶液，则X、Y、Z应是下列各组中的(　　) A. X是Zn，Y是Cu，Z为稀硫酸 B. X是Cu，Y是Zn，Z为稀硫酸 C. X是Fe，Y是Ag，Z为稀AgNO3溶液 D. X是Ag，Y是Fe，Z为稀AgNO3溶液 D 课后作业 2.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的c( )减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持 溶液中电荷平衡 C 课后作业 3.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确的是（ ） A.甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近 溶液中H＋浓度增加 B.乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O ===2Ag＋2OH－ C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱， 导电能力下降 A 课后作业 4.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置         部分实验现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞a C.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c C 课后作业 (1)图①中，Mg作____极。 (2)图②中，Mg作____极，写出负极反应式：_______________________________，正极反应式：___________________________，总反应的离子方程式：___________ _________________________。 负 正 6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ 2Al＋2OH－ 5.有下图所示的四个装置，回答相关问题： 课后作业 (3)图③中，Fe作____极，写出负极反应式：___________________，正极反应式：____________________________________，总反应的化学方程式：_______________ ____________________________。 (4)图④装置能否构成原电池？_____(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为_____，电极反应式为__________________________(若不能构成原电池，后两问不用回答)。 正 Cu－2e－===Cu2＋ Cu＋4HNO3(浓) ===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 能 Cu O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 谢谢大家 POWERPOINT DESIGN Lavf57.25.100 Lavf57.83.100 SO 2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O ＋2H2O===2AlO＋3H2↑ 2NO＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O $$