6.1 第2课时 化学反应与电能（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2019 单选版）

第六章 化学反应与能量 第一节　化学反应与能量变化 第2课时　化学反应与电能 栏目索引 基础落实 梳理必备知识 重难探究 提升关键能力 学以致用 发展科学素养 课程标准 核心素养目标 　　1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能。 2．从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理，体会研制新型电池的重要性。 　　1.证据推理与模型认知：借助原电池装置和原理的学习，体会化学能到电能的直接转化，建构原电池装置认知模型。 2．科学探究与创新意识：以原电池为例认识化学能可以转化为电能，结合实验从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理，学习科学探究方法。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 一、化学能与电能的转化 1．火力发电 (1)火力发电是通过________燃烧时发生的________反应，使____能转化为__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。 化石燃料 氧化还原 化学 热 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)火力发电过程中能量转化 其中，____(氧化还原反应)是火力发电的关键。 燃烧 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 2．原电池及其工作原理 (1)探究原电池的构成及工作原理(实验6－3) 实验操作 实验现象 结论 ①将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象 锌片上有气泡产生，铜片上无气泡产生 锌与稀硫酸反应产生H2，铜不能 ②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 锌片逐渐溶解，铜片表面产生气泡 锌与稀硫酸反应而溶解，铜片表面产生H2 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 实验操作 实验现象 结论 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 锌片逐渐____，铜片表面产生____，电流表指针____ 形成原电池，导线中有____通过 溶解 气泡 偏转 电流 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)理论分析 锌片和铜片通过导线连接，插入稀硫酸中形成原电池，装置如图所示： 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R   电极上的变化 电极反应式 锌片 发生____反应生成_____而进入溶液 ___________________ 铜片 电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中____从铜片获得电子，发生____反应生成氢分子从铜片上放出 2H＋＋2e－===H2↑ 氧化 Zn2＋ Zn－2e－===Zn2＋ H＋ 还原 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 3．原电池 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 二、常见化学电源 1．化学电源的分类 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 2．锌锰干电池(一次电池) (1)电池构造 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)电池分析 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 3.铅酸蓄电池(二次电池) (1)铅酸蓄电池的构造示意图 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)放电时的工作原理 ①负极材料是_______，正极材料是_______________，电解质溶液是稀硫酸。 ②放电时，电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 铅(Pb) 二氧化铅(PbO2) 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆拓展延伸 火力发电的弊端 (1)消耗大量化石燃料，造成能源的浪费。 (2)能量经过多次转化，能量利用率低、损失大。 (3)化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如SO2、CO、NOx、粉尘等)，污染环境。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆名师点拨 对于原电池的理解 (1)原电池反应的本质是自发进行的氧化还原反应。 (2)原电池中能量的主要转化形式是化学能→电能，还存在化学能→热能等转化形式。 (3)还原剂在负极上失去电子，是负极反应物； 氧化剂在正极上得到电子，是正极反应物； 电极材料(如石墨电极)通常是能够导电的固体。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆名师点拨 原电池的判断方法 依据原电池的构成条件判断，主要为“四看”： 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆拓展延伸 碱性锌锰干电池 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极反应：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－ 电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”) (1)在原电池的电解质溶液中，阳离子向负极移动，阴离子向正极移动(　　 　　) (2)在Zn-Cu-CuSO4溶液形成的原电池中，正极发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu(　　 　　) (3)在Mg-Al-NaOH溶液形成的原电池中，Mg作负极，Al作正极(　　 　　) (4)氧化还原反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可通过原电池反应实现(　　 　　) √ × × × 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 探究一 原电池的构成及工作原理 生活中有多种常见的电池，如干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等。某校研究小组的同学设计实验探究原电池的构成条件及工作原理，实验装置如图所示。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R [问题设计] (1)装置甲和丙中电流表的指针是否都发生偏转？为什么？ 提示：都不偏转；装置甲中两个电极都是锌电极，不能形成原电池，不产生电流；装置丙中乙醇是非电解质，不导电，不能形成闭合回路。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)装置乙中电流表的指针是否发生偏转？若发生偏转，请指明电流的流向，并写出两极的电极反应式。 提示：发生偏转；电流由铜电极经电流表流向锌电极；负极：Zn－2e－===Zn2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑。 (3)若将丙中乙醇换成CuSO4溶液，请判断电池的正、负极，并写出电极反应式和电池总反应式。 提示：正极是Cu：Cu2＋＋2e－===Cu；负极是Zn：Zn－2e－===Zn2＋；电池总反应式：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (1)原电池的构成条件 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)原电池的工作原理 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (3)判断原电池的正极和负极的方法 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (4)书写电极反应式和电池总反应式的方法 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 【例1】 (2023·北京东城区高一期末)原电池原理的发现和各种电池装置的发明改变了人们的生活方式。对如图所示的甲、乙两装置，下列分析正确的是(　　) D 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R A．甲、乙均能将化学能转化为电能 B．甲、乙中铜片上均有气泡产生 C．甲、乙中铜片上均发生氧化反应 D．甲、乙中均能发生的反应是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 装置甲中Cu、Zn未通过导线连接(或接触)，不能形成闭合回路，不能实现化学能转化为电能，A错误；装置甲中Cu是不活泼金属，与稀硫酸不反应，铜片表面不产生气泡，B、C错误；装置甲中Zn与稀硫酸反应生成ZnSO4和H2，装置乙中形成原电池，Zn作负极，电池总反应式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，D正确。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解答本题的思路如下： (1)结合原电池的构成条件，判断装置甲、乙是否形成原电池。 (2)依据原电池的工作原理及Cu、Zn的活动性，判断电极名称、反应类型及发生的反应。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 1．(2024·十堰高一期末)某电池的工作原理如图所示(阴离子交换膜只允许阴离子通过)，该电池的总反应为Zn＋H2O2＋2H＋===Zn2＋＋2H2O，下列说法错误的是(　　) B 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 锌为活泼金属，结合总反应可知，锌发生氧化反应，则右侧Zn电极为负极，左侧石墨电极为正极，A正确；原电池工作时，电子由负极沿导线流入正极，则电子由Zn电极经外电路流向石墨电极，电子不能进入溶液里，B错误；阴离子交换膜左侧为正极，得电子，电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，反应一段时间后，H2SO4浓度降低，C正确；Zn极为负极，失电子，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，D正确。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 探究二 原电池原理的应用 【实验1】向试管中加入少量锌粒，加入5 mL 1.0 mol/L稀硫酸制备氢气，再滴加几滴CuSO4溶液，观察实验现象。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 【实验2】将相同大小的金属X和Y用导线连接，插入盛有稀盐酸的烧杯中，导线中间连接电流表，观察实验现象。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R [问题设计] (1)实验1中，滴加CuSO4溶液后，产生氢气的速率加快。试结合原电池原理分析其原因。 提示：滴加CuSO4溶液后，发生反应置换出Cu：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，形成Zn-Cu-稀硫酸原电池，生成氢气的速率加快。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)实验2中，金属X逐渐溶解，金属Y表面产生气泡。据此比较金属X和Y的活动性，并描述比较依据。 提示：金属X的活动性强于Y；金属X和Y通过导线连接，插入稀盐酸中形成原电池，活泼金属作负极，不活泼金属作正极。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (3)选择合适的实验用品，利用反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计一个原电池，画出简单的装置示意图，并写出正、负极的电极反应式。 提示：负极是Fe：Fe－2e－===Fe2＋；正极是石墨(或活动性比Fe弱的金属)：Fe3＋＋e－===Fe2＋；电解质溶液是含Fe3＋的盐溶液。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 原电池原理的具体应用如下： (1)加快氧化还原反应的速率 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)比较两种金属的活动性强弱 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (3)设计原电池的基本思路 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 【例2】 (2023·成都高一联考)依据氧化还原反应：Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu设计的原电池如图所示。下列说法错误的是(　　) C 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 根据反应Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu设计原电池，该反应中Zn发生氧化反应，则Zn作负极，Cu作正极，故材料X是Zn，A正确；Cu2＋来自溶液Y，在正极被还原生成Cu，则Y是可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液等，B正确；铜是正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故铜电极逐渐变粗，C错误；Zn(X)是负极，铜是正极，外电路中电子由X电极(负极)流向铜电极(正极)，D正确。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解答本题的思路如下： (1)分析反应Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu，判断正、负极上发生反应的物质(或离子)。 (2)结合原电池装置图示及实验目的，确定电极X和溶液Y；结合原电池的工作原理，判断电极反应及产生现象。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 2．(2024·慈溪高一期末)如图所示为发光二极管连接柠檬电池的装置，下列说法正确的是(　　) A 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 由于铁比铜活泼，所以铁环为负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，铜线为正极，电子由负极铁经过发光二极管流向正极铜，A正确；铜片作柠檬电池的正极，发生还原反应，B错误；负极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C错误；柠檬中含有柠檬酸，可作为电解质溶液，葡萄糖是非电解质，不能换成葡萄糖溶液，D错误。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 1．(2024·聊城高一期末)已知反应Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，下列叙述不正确的是(　　) C 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R A．可将该反应设计成如图甲所示的原电池 B．反应过程中能量关系可用图乙表示 C．若Fe不纯(含有杂质碳)，该反应的化学反应速率要减小 D．图甲装置中，H＋在铜表面被还原产生气泡 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 图甲构成了铜铁原电池，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋、正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，则总反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，A正确；该反应是放热反应，故可以用图乙表示其反应过程中的能量关系，B正确；若铁不纯(含有碳单质)，则可以形成很多微型原电池而加快反应速率，C错误；根据电极反应式可知，H＋在铜表面被还原产生H2，D正确。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 2．(2023·齐齐哈尔高一期末)下列装置能够形成原电池且铜作负极的是(　　) D 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 锌能与硫酸发生氧化还原反应，锌失电子作负极，铜作正极，A不符合题意；铁比铜活泼，铁与Fe3＋反应生成Fe2＋，作负极，铜作正极，B不符合题意；Cu、Ag均不能与稀硫酸反应，不能形成原电池，C不符合题意；常温下Al遇到浓硝酸发生钝化，铜与浓硝酸反应生成硝酸铜，失电子，作负极，D符合题意。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 3．(2024·台州高一期末)根据原电池原理，某化学兴趣小组的同学设计和制作简易水果电池，探究原电池的构成要素。下列说法不正确的是(　　) B 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R A.①③对比可探究水果种类对电池效果的影响；③④对比可探究电极间距对电池效果的影响 B.a＝1.0 C.实验②，电流从Al电极经果汁流向Fe电极 D.实验④，把柠檬换成硫酸铜溶液，铜电极的反应为Cu2＋＋2e－===Cu 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 实验①③水果种类不同，对比可探究水果种类对电池效果的影响；实验③④电极间距不同，对比可探究电极间距对电池效果的影响，A正确；对比实验①②，其他条件相同，电极材料不同，探究的是电极材料不同对电池效果的影响，因此电极间距与实验①相同，a＝2.0，B错误；实验②，活泼金属Al是负极，Fe是正极，电流从Fe电极经过外电路到达Al，由Al电极经果汁流向Fe电极，C正确；实验④，把柠檬换成硫酸铜溶液，形成Al-Cu-硫酸铜溶液原电池，铜电极为正极，发生还原反应，反应为Cu2＋＋2e－===Cu，D正确。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 4．(2024·湖北武汉市重点中学联考期末)为有效降低含氨化物的排放量，又能充分利用化学能，某化学合作小组的同学利用如下反应：6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O设计了如图所示电池。下列说法正确的是(　　) D 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R A.NH3为负极，发生还原反应 B.电极B的电极反应：2NO2＋8e－＋8H＋===N2＋4H2O C.电池工作一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 D.同温同压时，左右两侧电极室中产生的气体体积比为4∶3 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 根据反应的化学方程式可知，NH3失电子转化为氮气，则通入NH3的一极为负极，即电极A为负极，电极B为正极，正极上NO2得电子生成氮气。负极上NH3失电子转化为氮气，发生氧化反应，A错误；正极上NO2得电子生成氮气，正极反应为2NO2＋8e－＋4H2O===N2＋8OH－，B错误；负极反应为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，电池工作一段时间，左侧电极室溶液中氢氧根离子被消耗，碱性减弱，C错误；负极反应为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，正极反应为2NO2＋8e－＋4H2O===N2＋8OH－，转移相同数量的电子时，左侧生成的氮气和右侧生成的氮气的物质的量之比为4∶3，体积比为4∶3，D正确。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 5．在一定条件下，物质中的化学能可转化为电能。 (1)将铝片放入盛有稀硫酸的烧杯中，反应的离子方程式为_________________________。 (2)将铝片、铜片按照如图所示装置连接，能证明 化学能转化为电能的实验现象是铜片上有气泡产生、 ________________。 (3)稀硫酸在上图所示装置中的作用是传导离子、____________。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (4)下列反应能通过原电池装置实现化学能直接转化为电能的是________(填标号)。 ①Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O ③Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ ④Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 答案：(1)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ (2)电流表指针偏转 (3)参与电极反应 (4)①③ 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 谢谢观看！ $$