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

第一节 化学反应与能量变化 第二课时 化学反应与电能 电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。 日常使用的电能主要来自火力发电 引 高中化学 火力发电原理图 蒸汽 化学能 (燃料) 燃烧 发电机 热能 机械能 (涡轮机) 电能 直接？ 引 高中化学 思 1.电流是如何产生的？ 电子的定向移动 2.什么样的化学反应涉及电子的转移？ 氧化还原反应 3.如何使电子定向移动？ 形成压强差 如何使化学能直接转化为电能？ 高中化学 一、原电池的原理 【实验6-3 】原电池实验 (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) 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。 高中化学 稀硫酸 锌片 铜片 不断溶解且产生气泡 无明显现象 锌片： 铜片： 实验现象： 原因： Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑ 锌与稀硫酸反应生成氢气，而铜不反应 将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中 实验一 一、原电池的原理 高中化学 稀硫酸 锌片 铜片 不断溶解（有少量气泡） 产生大量气泡 锌片： 铜片： 实验现象： 原因： 用导线连接锌片和铜片 实验二 锌比铜更容易失电子，且锌失去的电子转移到铜片上，溶液中的H+向铜片移动得到电子生成了H2 一、原电池的原理 高中化学 稀硫酸 锌片 铜片 用导线在锌片和铜片间串联一个电流表 实验三 不断溶解 产生大量气泡， 电流表指针偏转 锌片： 铜片： 实验现象： 原因： 有电流产生，装置中化学能转化为电能 一、原电池的原理 高中化学 电子流向：负极 沿导线 正极 Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ Zn－2e－=Zn2+ 2H++2e－=H2↑ 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↑ 电流方向：正极 沿导线 负极 外电路： 内电路： 阴离子 负极 阳离子 正极 外电路 内电路 注意：电子不下水，离子不上岸 高中化学 把化学能转化为电能的装置 定义： 本质： 有自发的氧化还原反应，原电池就是将氧化反应和还原反应分别在两个电极发生，电子的定向转移形成电流，从而使化学能转为电能。 一、原电池的原理 高中化学 简易水果电池 高中化学 【例题1】 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 D 高中化学 二、原电池的构成条件 高中化学 二、原电池的构成条件 形成原电池的条件 形成条件一： 一个电极能和溶液中的某种离子自发发生氧化还原反应 C 高中化学 二、原电池的构成条件 H2SO4 形成原电池的条件 形成条件二： 必须形成闭合回路 高中化学 二、原电池的构成条件 形成原电池的条件 形成条件三： 电极要插入电解质溶液 高中化学 二、原电池的构成条件 形成原电池的条件 形成条件四： 必须有活泼性不同的电极 高中化学 电极材料 溶液 线路 本质 活泼性不同的两个电极 电极需插入电解质溶液中 必须形成闭合回路 自发发生氧化还原反应 原电池 二、原电池的构成条件 结 高中化学 【例题2】下列装置中能组成原电池的是( ) A B C D E DE 酒精 稀硫酸 稀硫酸 高中化学 三、原电池的应用 1.加快氧化还原反应的进行 在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极进行，使溶液中粒子在运动时干扰减小，使反应加快。 2.比较金属的活动性 一般地，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性： A＞B 高中化学 三、设计原电池 将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 Fe－2e－＝Fe2＋ 氧化反应 负极 Fe Cu2＋＋2e－＝Cu 还原反应 正极 比Fe活动性弱的金属或非金属 ①依据反应式确定电极材料 3、设计原电池 高中化学 将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 三、设计原电池 Cu2＋＋2e－＝Cu Cu2＋ CuSO4溶液 CuCl2溶液 ②判断电解质溶液 高中化学 随堂演练 C 随堂演练 D 随堂演练 A 随堂演练 B 四、化学电源 一次电池 定义：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行) 一次电池的电解质溶液成糊状，不流动，也叫做干电池。 常见一次电池： ③银锌纽扣电池 ①普通锌锰干电池 ②碱性锌锰干电池 ④锂金属电池 高中化学 ①普通锌锰干电池 2MnO2+Zn+2NH4Cl = 2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2 总反应： 现如今普通锌锰干电池逐渐退出历史舞台 氯化铵会腐蚀电池的锌筒且有H2生成，易造成电池漏液和变形。 已知：电解质氯化铵为酸性 四、化学电源 一次电池 高中化学 总反应： Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+ 2MnO(OH) 负极： Zn + 2OH- - 2e- =Zn(OH)2 正极： 2MnO2+2H2O+2e- = 2MnO(OH) + 2OH- 用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命 ②碱性锌锰干电池 四、化学电源 一次电池 高中化学 ③银锌纽扣电池 Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 总反应式: Zn - 2e-＋2OH－＝Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－ 负极： 正极： 银锌纽扣电池电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。 四、化学电源 一次电池 高中化学 二次电池 可充电电池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，从而实现放电与充电的循环。 铅酸蓄电池 负极(Pb)：Pb + SO42- - 2e- == PbSO4 正极(PbO2) ：PbO2 +4H+ + SO42- +2e- == PbSO4 +2H2O 总反应： Pb + PbO2 + 2H2SO4 == 2PbSO4 + 2H2O 思考：放电过程中正负极质量如何变化？ 正极： ，负极： 。 增加 增加 放电时 四、化学电源 高中化学 二次电池 铅酸蓄电池 充电时 其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应： （在充电过程中：发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极） 阴极： PbSO4 + 2e- == Pb + SO42- 阳极： PbSO4 +2H2O - 2e- == PbO2 +4H+ + SO42- 总反应： 2PbSO4 + 2H2O == Pb + PbO2 + 2H2SO4 四、化学电源 高中化学 燃料电池 优点： ①反应物储存在电池外部 ②能量转换效率高、清洁、安全③供电量易于调节 常用燃料： 氢气、甲烷、乙醇等 常用氧化剂：氧气 四、化学电源 高中化学 氢氧燃料电池：总反应： ； 2H2 — 4e- == 4H+ O2 + 4e-+ 4H+ == 2H2O 介质 负极 正极 酸性 溶液 碱性 溶液 2H2 — 4e-+ 4OH- == 4H2O O2 + 4e-+ 2H2O == 4OH- 2H2 + O2 == 2H2O 燃料电池 四、化学电源 高中化学 （2）甲烷燃料电池：酸性条件下总反应： ； 介质 负极 正极 酸性 溶液 碱性 溶液 碱性条件下总反应： 。 CH4＋2O2== CO2＋2H2O CH4＋2O2＋2OH－== CO32-＋3H2O CH4－8e－＋2H2O == CO2＋8H＋ CH4－8e－＋10OH－==CO32-＋7H2O O2 + 4e-+ 4H+ == 2H2O O2 + 4e-+ 2H2O == 4OH- 燃料电池 四、化学电源 高中化学 随堂演练 D 随堂演练 D 随堂演练 C 化学反应 与电能 原电池 原电池的构成条件 闭合回路 活性不同的两个电极 定义 工作原理 化学电源 设计原电池 原电池的应用 一次电池 二次电池 燃料电池 电极插入电解质溶液 自发的氧化还原反应 结 高中化学 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 $$