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 课堂导入 我们日常使用的电能主要来自火力发电。你知道如何转化的吗？ 一、化学能与电能的转化 蒸汽 化学能 (燃料) 燃烧 发电机 热能 机械能 (涡轮机) 电能 化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。 火力发电过程中有何能量变化？ 既然该中间过程存在很大的能量损耗，那我们可以采用什么方法来实现能量的充分利用？ 一、化学能与电能的转化 火力发电有什么弊端？如何尽量克服这种弊端？ 蒸汽 化学能 (燃料) 燃烧 发电机 热能 机械能 (涡轮机) 电能 弊端： 直接 1.煤炭是非可再生资源，会造成能源危机 2.煤炭燃烧会产生污染性气体 3.经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低 一、化学能与电能的转化 ? 化学能　 　 电能 直接 想一想： 1.电流是怎样产生的？ 写一写： 写出锌和稀硫酸反应的离子方程式并画出单线桥。 2.哪种化学反应中有电子的转移？ Zn+2H+=Zn2++H2 ↑ 2e- 设计成原电池 电子定向移动 氧化还原反应 二、原电池的构成条件及工作原理 (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】 二、原电池的构成条件及工作原理 【实验探究】原电池——化学能直接转化为电能 二、原电池的构成条件及工作原理 实验探究——锌铜原电池原理 探究一 将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象 稀硫酸 锌片不断溶解 有气泡产生 铜片上无明显现象 锌片 铜片 实验现象： Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑ 反应： 实验现象： 二、原电池的构成条件及工作原理 实验探究——锌铜原电池原理 探究二 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 稀硫酸 锌片 铜片 铜片上有气泡产生 锌片不断溶解 实验现象： 实验探究——锌铜原电池原理 实验现象： 反应： Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应 反应： 2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 二、原电池的构成条件及工作原理 实验探究——锌铜原电池原理 探究三 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 稀硫酸 锌片 铜片 实验结论： 铜片上有气泡产生 锌片不断溶解 实验现象： 电流表指针偏转 实验探究——锌铜原电池原理 有电流产生，装置中化学能转化为电能 二、原电池的构成条件及工作原理 实验探究——锌铜原电池原理 探究三 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 稀硫酸 锌片 铜片 实验探究——锌铜原电池原理 连接导线后，反应本质没有改变 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 改变的是氧化和还原反应在两个区域发生 Zn - 2e- = Zn2+ 2H+ + 2e- = H2↑ 化学能 电能 电子在导线中定向运动产生电流 二、原电池的构成条件及工作原理 1.原电池 （1）概念：将化学能直接转变为电能的装置 A Zn Cu SO42－ H+ H+ e－ I 正极 负极 本质：发生 反应。 负极：电子流出的一极，发生氧化反应； 正极：电子流入的一极，发生还原反应。 氧化还原 【重点概念】原电池有何电极？ 二、原电池的构成条件及工作原理 【回归教材】回归教材P36，尝试分析原电池工作原理 结合课本图6-7分析说明该原电池的电极和导线、电解质溶液中的导电微粒分别是什么？（说明其移动方向） 电极(锌片、铜片)和导线中的导电微粒是电子，从负极流出，经导线流向正极； 电解质溶液中的导电微粒是阳离子H＋、阴离子 ， 阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 二、原电池的构成条件及工作原理 稀硫酸 锌片 铜片 Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 负极 锌片溶解 2H++2e－=H2↑ 还原反应 正极 铜片上产生气泡 外电路 内电路 负极 沿导线 正极 正极 沿导线 负极 电子流向： 电流方向： 阳离子 正极 阴离子 负极 原电池总反应：_____________________ 注意：电子不下水，离子不上岸 Zn+2H+=Zn2++H2↑ (2)原电池工作原理 二、原电池的构成条件及工作原理 【问题2】图2中将锌片换成铜，能形成原电池吗？ 不能，无自发进行的氧化还原反应。 【问题3】图2中用酒精代替稀硫酸能形成原电池吗？ 不能，酒精是非电解质，不导电。 【问题1】图1装置中的铜起什么作用？能否用其他物质代替？ 铜作导体。能用石墨、较不活泼的金属等代替铜。 二、原电池的构成条件及工作原理 【归纳总结2】请同学们做归纳总结：原电池的构成条件有哪些？ 活泼性不同 电解质 闭合回路 氧化还原 二、原电池的构成条件及工作原理 （3）原电池正负极判断方法 判断依据 负极 正极 电极材料 电子流向 电极反应 电极现象 溶液中离子流向 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 阳离子流向正极 阴离子流向负极 二、原电池的构成条件及工作原理 比较金属活泼性 ① 方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 ② 常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 （4）原电池原理的应用 三、原电池工作原理的应用 形成原电池加快反应速率 设计原电池 保护金属材料 船体镶锌块作负极，船体做正极防止被腐蚀 写出电极反应 选择电极材料及电解质溶液 画出装置图 实验室制H2时，由于锌太纯，反应较慢，可加入少量CuSO4以形成原电池加快反应速率。 （5）原电池原理的应用 三、原电池工作原理的应用 请同学们思考原电池原理是什么？尝试学以致用制作可爱的水果电池 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。 【问题】结合原电池的构成要素以及原理，思考需要什么样的用品？ 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 课时3 化学电池 创设情境 一、一次电池、二次电池 一次 电池 二次 电池 燃料 电池 生活中常见的电池 燃料电池 干电池 铅酸电池 锂电池 一、一次电池、二次电池 电池放电后 充电(内部的氧化还原反应 逆向进行)， 如锌锰干电池属于一次电池。 【问题2】根据锌锰干电池的构造图，该电池的电极是？ （完成下列填空） ①锌筒为 ，电极反应是 。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是 。 ③NH4Cl糊的作用是 。 不能 无法 负极 Zn－2e－===Zn2＋ 正极 二氧化锰 作电解质溶液 【问题1】一次电池有何特点？ 一、一次电池、二次电池 锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质会泄露出来，使电器腐蚀。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池。 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)。 写出负极的电极反应式：____________________________。 Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 一、一次电池、二次电池 (一)锌锰干电池（一次电池，不可充电） 负极： 正极： 电解质溶液： 锌筒 MnO2 KOH Zn－2e－ + 2OH－ = Zn(OH) 2 2MnO2＋2e－＋2H2 O = 2MnO(OH) + 2OH－ 碱性锌锰电池 Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2 总反应： 一、一次电池、二次电池 【问题1】二次电池(充电电池)的特点是什么？ 二次电池在放电时所进行的 ，在充电时可以 ，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。 氧化还原反应 逆向进行 铅酸蓄 镍氢 锂离子 【问题2】该过程的能量变化是什么？ 【问题3】常见的充电电池有什么？ 电池、 电池、 电池等。 一、一次电池、二次电池 放电 充电 【典例剖析】以铅酸蓄电池为例，剖析二次电池的常见考点有什么？ 铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，工作时该电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。 按要求回答下列问题： (1)负极材料是_____，正极材料是______，电解质溶液是______。 (2)工作时，电解质溶液中的H＋移向___________极。 (3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)。 Pb PbO2 硫酸 PbO2(或正) 减小 负极每个铅原子失去2e-，就生成一个PbSO4 ,负极增加一个。 (4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质量增加____ g。 96 二、燃料电池 ①清洁（以H2为燃料时，产物为H2O；以CH4为燃料时，产物为H2O和CO2）、安全、高效（能量转化率可以达到80％）； ②反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供； ③供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，且充电时间较短。 【概念学习】 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。 【燃料电池特点】 三、原电池工作原理的应用 A Pt (-) Pt (+) 正极室 负极室 隔膜 电解质溶液 H2 O2 2H2－4e-＝ 4H+ O2 ＋4H+ ＋4e-＝ 2H2O 氢氧燃料电池 H2SO4溶液 负极： 正极： 总反应式： 2H2＋O2===2H2O 三、原电池工作原理的应用 A Pt (-) Pt (+) 正极室 负极室 隔膜 电解质溶液 H2 O2 2H2＋4OH-－4e-＝ 4H2O O2＋2H2O＋4e- ＝ 4OH- 氢氧燃料电池 KOH溶液 负极： 正极： 总反应式： 2H2＋O2===2H2O 三、原电池工作原理的应用 【归纳总结】 电解质溶液 负极 正极 酸性(H＋) 碱性(OH－) 【特别提醒】在不同的环境下，书写时应当注意什么？ 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性； 酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。 三、原电池工作原理的应用 CH4 －8e- +2H2O= CO2+8H+ CH4 + 2O2 =CO2+2H2O 2O2+8e-+ 8H+=4H2O 写出甲烷燃料电池（CH4-O2-H2SO4溶液）的电极反应式 负极： 正极： 总反应: 三、原电池工作原理的应用 CH4 +10OH- －8e- = CO32-+7H2O CH4 + 2O2 +2OH- =3H2O+ CO32- 2O2+8e-+4H2O = 8OH- 写出甲烷燃料电池（CH4-O2-KOH溶液）的电极反应式 负极： 正极： 总反应: 总结 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 Lavf58.43.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.11 能量转化：化学能电能。 $$