6.1.2化学反应与电能 课件-2024-2025学年高中化学人教版（2019）必修第二册

第一节 化学反应与能量变化 　 第2课时 化学反应与电能 人教版必修第二册 情景引入 太阳能发电 风力发电 核能 地热能发电 水力发电 生物质能 潮汐能发电 火力发电 火电仍然是中国发电的主要组成；其它形式的发电占比逐年在增加 电的获取途径 情景引入 重点难点 1、通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。 2、理解原电池的概念及工作原理和构成条件。 1、认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。 2、利用原电池原理能设计原电池。 教学目标 阅读课本36-37，回答一下问题 1.火力发电过程中，能量是怎样转化的，有什么弊端？ 2.将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 3.用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 4.以Cu、Zn原电池为例，总结原电池的工作原理。 5.思考原电池构成条件。 一、火力发电 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽轮机 机械能 发电机 电能 直接？ 概念：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 弊端 煤炭 二、原电池 课本36页【实验6-3】 【实验一】 铜锌未连接时： 现象： 反应 离子方程式 Zn＋2H＋ = Zn2＋＋H2↑ 0 +1 0 +2 失 2e- 得 2×e- 结论： 锌片表面有气泡，铜片无明显变化 锌与稀硫酸反应生成氢气， 铜与稀硫酸不反应 【实验二】 铜锌用导线连接时， 现象： 结论： 铜表面出现大量气泡 ,锌片不断溶解 锌失去电子，电子经导线流向铜片， H+在铜片上得到电子还原成H2。 【实验三】 现象： 结论： 铜片上有气泡，锌片：不断溶解，电流表指针发生偏转 导线中有电流产生，说明物质在发生化学反应的同时产生了电流， 即化学能转化为电能 二、原电池 1. 定义：化学能转化为电能的装置 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 形成电流 Zn - 2e- = Zn2+ 2H+ + 2e- = H2↑ 2. 本质：氧化还原反应（电子转移） Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 还原反应 负极： 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↑ 外电路 内电路 3.工作原理 2H++2e－=H2↑ 正极： 二、原电池 电子不下水 离子不上岸 请判断以下能否形成原电池，若可以哪个是负极 无闭合回路 无自发氧化还原反应 金属活泼性相同 无电解质溶液 可以 可以 二、原电池 活泼性不同 电解质 闭合回路 氧化还原 两极一液一回路一反应 4、原电池构成条件 二、原电池 ①例如：金属与金属、金属与非金属（石墨、碳棒） ②一般较活泼的作负极，不活泼的作正极 ①常见的电解质溶液：酸、碱、大部分的盐溶液 ②常见的非电解质溶液：酒精、蔗糖溶液、四氯化碳溶液 不需要外界持续的条件（如持续的温度变化） “储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能,如图所示是某同学设计的几种装置,其中能构成原电池的是 (　　) A. ③⑤⑦ B. ①④⑤ C. ④⑤⑦ D. ②⑤⑥ A 练习 5、判断原电池正负极方法 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 较活泼金属 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 电流流向 电流流入 电流流出 二、原电池 练习 根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题： (1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为________(填电 极名称)，判断依据：_____________；铜电极的名称是 ______，溶液中的Cu2＋移向_____(填“Cu”或“X”)电极。 (2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为________(填电 极名称)，判断依据：________________；铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向______(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为____________________________。 答案：(1)负极　锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)　正极　Cu　(2)正极　铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)　负极　X　Ag＋＋e－===Ag 负极：电极材料失电子 → 发生氧化反应 一般表示为：M — ne- Mn+ 正极：电解质溶液中的阳离子得电子 → 发生还原反应 一般表示为： + ne- Nn+ N 6、原电池中电极反应和总反应的书写（一般规律）： 总反应方程式 = 电极材料与电解质溶液的反应 （一般写离子反应方程式） = 负极反应方程式+正极反应方程式 （得失电子数目必须相同） 注：电极反应和总反应有时需要标气体符号 练习： 1.写出下列原电池的正、负极反应式和总反应式。 (1)镁 — 铝 — 稀H2SO4 (2)铝— 碳棒— 稀盐酸 (3)铜—石墨—硝酸银 (4)铁—石墨—氯化铁 2. 判断下列反应中的负极,试写出负极电极方程式 (1)Li＋MnO2＝LiMnO2 (2)铁—铜—浓硝酸 (3)镁—铝—氢氧化钠 6、原电池的应用 （1）加快反应速率 练习：利用Zn与稀H2SO4反应制取H2，下列可以加快反应速率的是(　 ) ①用浓H2SO4代替稀H2SO4 ②向稀H2SO4中加几滴CuSO4溶液 ③用硝酸代替稀H2SO4 ④用粗锌代替纯锌 A． ① ② B． ② ③ C． ③ ④ D． ② ④ D （2）比较金属活泼性 一般：负极>正极 有例外： Al / NaOH / Mg （Al作负极） Cu / HNO3 （浓） / Fe （Cu作负极） （注意：选择合适电解质） 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 实验 装置 部分 实验 现象 a极质量减小, b极质量增大 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 练习: 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: C （3）保护金属材料 (4) 设计原电池 请将反应: Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ 设计成原电池，负极材料、正极材料，以及电解质溶液分别是什么？写出电极反应式，画出原电池装置图。 建模 负 正 选择电解质溶液，构成闭合回路 电解质溶液一般能与负极材料反应。 电解质溶液一般含有氧化剂的阳离子。 请将反应: Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ 设计成原电池，负极材料、正极材料，以及电解质溶液分别是什么？写出电极反应式，画出原电池装置图。 氧化反应：Fe-2e- = Fe2＋ 故只能用铁做负极 还原反应：Cu2＋+2e- =Cu， 故正极材料只需要活泼性比铁弱即可，如：铜、银、石墨等 电解质溶液：必须含有Cu2＋，为可溶性铜盐。如:CuSO4溶液、CuCl2溶液 6. 原电池设计 请将反应:Fe+2Fe3+=3Fe2+ 设计成原电池，负极材料、正极材料，以及电解质溶液分别是什么？写出电极反应式，画出原电池装置图。 学以致用 负极反应：Fe-2e- = Fe2＋ 故只能用铁做负极 正极反应：2Fe3++2e- =2Fe2+， 故正极材料只需要活泼性比铁弱即可，如：铜、银、石墨等 电解质溶液：必须含有Fe3+，为可溶性铁盐如:FeCl3溶液 科学探究 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，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。 【实验】（1）水果电池 （2）简易电池 Lavf58.20.100 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$