6.1.2 化学反应与电能 课件 -2024-2025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 课时2 化学反应与电能 【考纲要求】 通过实验探究，认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。 通过对原电池的学习，体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。 通过原电池的学习，能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。 知识导航 1.一次能源： 直接从自然界取得的能源 例如：流水、风力、原油、原煤、太阳能、天然气、天然铀矿等 2.二次能源： 一次能源经过加工转换得到的能源 例如：电力、蒸汽等 能源分类 一.化学能与电能的相互转化 （一）.火力发电的能量转化关系 化学能 热能 机械能 电能 【火力发电原理及过程】 火力发电的弊端？ 能否将化学能直接转变为电能？ ①使用的化石燃料属于不可再生资源 ②能量经过多次转化，能量利用率低，造成消耗多 成本高 ③煤燃烧产生有害物质，如SO2、CO、NO2、粉尘等。 2018年我国电力分产业用电量统计分析：火电、水电、核电、风电发电量分别占比 火电占比仍然为75% 要想使氧化还原反应释放的能量直接转变为电能，就要设计一种装置，使 反应和 反应分别在两个不同的区域进行，并使其间的 转移，在一定条件下形成 。为了使用方便，还需要把可产生的 以 的形式储存起来。 就是这样的一种装置。这种装置可以将 体系的能量储存起来，类似于水库的蓄存水能。 氧化 还原 电子 电流 化学能 化学电源 氧化还原反应 理论基础 电能 Zn逐渐溶解 Zn表面产生气泡 溶液变热 如何把化学能转化为电能？以锌与硫酸反应为例分析： 稀硫酸 Zn 稀硫酸 Cu Zn A 能量转换形式： 化学能 热能 思考：如何把化学能转换成电能？ 能量转换形式： 化学能 电能 原电池 离子反应式： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 观察并思考哪边反应更快？ 现象： Zn逐渐溶解 Cu表面产生气泡 指针偏转 现象： 铜棒的作用 ？ 离子反应式： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 电子只能在导体内运动！ 一、原电池 1、定义： 把化学能转化为电能的装置。 2、转化原理： e- e- e- 反应本质没有改变： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 改变的是： 中间有电势差 氧化和还原反应在两个区域发生 根据能量守定律，这个反应放出的热量就转换成了电能。 形成电流 产生电能 Zn - 2e- = Zn2+ 2H+ + 2e- = H2↑ 电极名称 负极 正极 电极材料 反应类型 离子流向 电子流向 【思考与交流】请根据铜锌原电池（稀硫酸），完成表格： Zn片 Cu片 Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 氧化反应 还原反应 SO42- 流向负极 H＋流向正极 由Zn片沿导线流向Cu片 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 电极反应式 3、原电池的电极 负极：发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极 正极：发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极 4、原电池的工作原理及导电粒子流向 外电路 内电路 外电路： 电子流向：负极 沿导线 正极 电流方向：正极 沿导线 负极 内电路： 阴离子 负极 阳离子 正极 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。 【例题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 【答案】D 【例题2】下列叙述正确的是（ ） ①原电池是把化学能转化成电能的一种装置 ②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应 ③能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池 ④碳棒不能用来作原电池的正极 ⑤反应Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag可以自发进行 A.①③⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②⑤ 【答案】A 5、组成原电池的条件 ① 自发进行的氧化还原反应 ② 两个活泼性不同的电极(金属或非金属导体) ③ 闭合回路 ④ 电解质溶液（熔融电解质） 稀H2SO4 Zn Cu 【例题3】下列装置中能组成原电池的是( ) 【答案】D、E A B C D E 酒精 稀H2SO4 稀H2SO4 【例题4】下列装置中能组成原电池的是( ) 【答案】③⑤ 【例题5】某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是（ 　　） 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 【例题6】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 【答案】C 不活泼金属或非金属导体 活泼金属 电子流入 电子流出 还原反应 氧化反应 电极增重或产生气体 电极减轻 溶液中离子流向 阳离子流向正极 阴离子 流向负极 6、如何判断原电池的正负极？ 【例题7】下列关于原电池的叙述中正确的是( ) A．正极和负极必须是两种不同的金属 B．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 C．在内电路中，电子由负极经电解质溶液流向正极 D．锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5g锌溶解，正极就有0.2g氢气生成 【答案】D 】 【例题8】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(　　) 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 【答案】C 7、原电池应用 ①比较金属活泼性 ④保护金属材料 ③设计制作化学电源 ②加快反应速率： 一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 （牺牲阳极的阴极保护法） 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。 如：船体镶锌块 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。 【例题9】用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（　　） A．滴加少量CuSO4溶液 B．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸 C．对该反应体系加热 D．不用铁片，改用铁粉 【答案】B 【例题10】X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下反应： ①Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡； ②M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，电子从M极流出，经过外电路，流入N极； ③Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑； ④水溶液中，X+Y2+=X2++Y。 则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ） A．Z＞X＞Y＞M＞N B．Z＞Y＞X＞M＞N C．Z＞X＞Y＞N＞M D．X＞Y＞M＞N＞Z 【答案】A 【思考与交流】分析下列装置，找出正负极并写出总反应及电极反应。 Fe+Cu2+=Fe2++Cu 负极 正极 Cu2+ + 2e-= Cu Fe - 2e- = Fe2+ 电极反应： 总反应： 正极： 负极： 8、原电池电极反应式的书写 【归纳】电极反应式的书写步骤 A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 【例题11】原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是(　　) A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式：Al－3e－= Al3＋ B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式： Al－3e－＋4OH－=[Al(OH)4]- C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式：Cu－2e－=Cu2＋ D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式：Cu－2e－=Cu2＋ 【答案】C 9、原电池的设计方法 设计思路： 1、要有能自发发生的氧化还原反应； 2、把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，由此确定电极反应； 3、确定电极材料及其电解液； 4、画出原电池装置示意图。 【例题12】请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Zn + Cu2+ = Cu + Zn 2+设计成一个原电池。 1、电极材料： 正极： ，负极： 。 2、电解液： 。 3、电极反应式 ： 负极: . 正极: . Zn － 2e - = Zn 2+ Cu2+ +2e - = Cu CuSO4溶液 Zn Cu 硫酸铜、氯化铜等可溶性铜盐溶液 铜或石墨 锌 Lavf58.51.100 Lavf58.45.100 判断依据 正极 负极 电极材料 电子流向 电极反应 电极现象 $$