6.2.1 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 第2课时 化学反应与电能 1 化学反应与电能 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 获取电源的途径 化学反应与电能 2001年 2015年 2018年 2018年，中国发电总量占比世界发电总量的1/4；近阶段，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。 近几年中国发电总量构成对比 化学反应与电能 化学反应与电能 火力发电原理及过程 化学能 热能 机械能 电能 燃烧 蒸汽轮机 发电机 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 化石燃料属于不可再生资源，用化石燃料发电会造成资源的浪费 火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，能量损失大 化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如SO2、NO2、粉尘等) ，污染环境 直接 化学反应与电能 探究把化学能直接转变为电能的装置？ 电流是怎样产生的？ 什么反应中有电子的转移？ 电子定向移动 氧化还原反应 写出锌和稀硫酸反应的化学方程式并用单线桥分析 Zn+2H+=Zn2++H2 ↑ 2e- 什么方法可使Zn与H+分开，从而让电子定向移动呢？ 化学反应与电能 化学反应与电能 实验探究 8 新课讲授 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 化学反应与电能 稀硫酸 不断溶解且产生气泡 无明显现象 锌是活泼金属能与稀硫酸反应产生氢气，铜不能与稀硫酸反应 锌片： 铜片： 锌片 铜片 实验现象： 实验结论： Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑ 离子方程式： 化学反应与电能 稀硫酸 锌片： 铜片： 锌片 铜片 产生大量气泡 不断溶解 有电流产生，装置中化学能转化为电能 实验现象： 实验结论： 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 实验探究——锌铜原电池原理 化学反应与电能 化学反应与电能 稀硫酸 锌片： 铜片： 锌片 铜片 指针偏转 不断溶解 产生大量气泡 有电流产生，装置中化学能转化为电能 实验现象： 实验结论： 实验分析： 溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出 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 实验探究——锌铜原电池原理 化学反应与电能 化学反应与电能 铜片没有参与反应，为什么铜片上会有气泡产生？ 为什么会有电流产生？ 化学反应与电能 Zn + 2H+ Zn2+ + H2↑ 锌片： Zn → Zn2+ 铜片： H+→ H2 使氧化反应和还原反应分别在两个不同区域进行 化学反应与电能 微观角度剖析原电池的工作原理 Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应 2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应 原电池 稀硫酸 锌片 铜片 Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 负极 发生溶解 2H++2e－=H2↑ 还原反应 正极 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 总反应：_____________________ 注意：电子不下水，离子不上岸 Zn+2H+＝Zn2++H2↑ 【正向正,负向负】 化学反应与电能 化学反应与电能 微观角度剖析原电池的工作原理 外电路：电子由Zn经导线流向Cu 内电路：阴离子由经溶液流向Zn 电子不下水 整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流 离子不上岸 外电路 内电路 电源 化学反应与电能 原电池 1、定义：将化学能直接转变为电能的装置 A Zn Cu SO42－ H+ H+ 3、电极反应： 负极：电子流出（或电流流进）的一极 正极：电子流进（或电流流出）的一极 负极：锌片：Zn－2e－ = Zn2+ (氧化反应) 正极：铜片：2H+＋2e－ = H2↑ (还原反应) 总电极反应式：Zn + 2H+ Zn2+ + H2↑ + - 2、本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。 e－ 原电池 化学反应与电能 Cu Zn - Zn2+ H+ H+ 阳离子 阴离子 SO42- 外电路 内电路 e－ I + 外电路： 内电路（电解质溶液中）： 电子流向：负极 沿导线 正极 电流方向：正极 沿导线 负极 阴离子 经溶液 负极 阳离子 经溶液 正极 电极材料：一般活泼金属做负极，不活泼的做正极 3、 18 ① 必须有两个活泼性不同的电极，较活泼金属为负极，较不活泼金属（或非金属如石墨）为正极； ② 必须电解质溶液； ③ 必须形成闭合回路； ④ 必须能自发进行氧化还原反应。 两极一液一回路一反应 化学反应与电能 原电池 5、原电池的构成条件 4、电极材料：一般活泼金属做负极，不活泼的做正极 1、请在图上标出电流的方向和电子的流动方向，并判断正负极，写出电极反应式和总反应式。 课堂练习 负极( ): . 正极( ): . 总反应式: . 负极( ): . 正极( ): . 总反应式: . e- I Fe Ag Fe－2e - = Fe2+ 2H++2e - = H2↑ Fe+2H+ = Fe2+ +H2↑ Zn Cu Zn－2e - = Zn2+ Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu H2SO4 (aq) Ag Fe CuSO4 (aq) Zn Cu I e- 2、下列哪些装置能构成原电池？ 课堂练习 A B C D E √ √ F √ 稀硫酸 Zn Fe 稀硫酸 Ag Cu A 稀硫酸 Zn Cu √ Zn H2SO4溶液 G √ 原电池正负极的判断方法 判断依据 负极 正极 电极材料 活泼的金属 活泼性较弱的金属或 能导电的非金属 电子流向 电子流出 电子流入 电极反应 氧化反应 还原反应 电极现象 质量减小或溶解 有气泡产生或质量增加 溶液中离子流向 阴离子流向负极 阳离子流向正极 化学反应与电能 原电池 6、原电池原理的应用 加快反应速率 设计原电池 保护金属材料 实验室制H2时，由于锌太纯，反应较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。 船体镶锌块 写出电极反应 选择电极材料及电解质溶液 画出装置图 化学反应与电能 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 有没有特例？ Al—Zn—NaOH Al—Cu—稀HNO3 原电池 6、原电池原理的应用 化学反应与电能 （1）定反应：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。 （2）拆两半：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应。 （3）找材料：电极材料必须导电，负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者本身失去电子的材料；电解质溶液一般能与负极反应。 负极：一般为发生氧化反应的金属 正极：活泼弱于负极材料的金属或石墨 电解质：含发生还原反应的阳离子 （4）画装置：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 设计原电池 设计原电池 ① 把反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 ② 以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极：Fe－2e－== Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－== Cu ③ 画出装置简图 Cu/石墨 Fe CuSO4 负极：Fe 正极：活泼弱于Fe的金属或石墨 电解质：含Cu2+ 设计原电池 练：请利用氧化还原反应 Cu+2Ag+ = Cu2++2Ag，选择适宜的材料和试剂设计一个原电池装置，回答下列问题。 Ag/石墨棒 （1） 负极材料： ，正极材料： ， 电解质溶液： 。 AgNO3 Cu （2）写出电极反应式： 负极： ， 正极： 。 Cu-2e =Cu2+ 2Ag+ +2e =2Ag Cu C A AgNO3溶液 3、利用反应“Zn＋Cu2＋ = Zn2＋＋Cu ”设计一个原电池？ 课堂练习 负极：Zn-2e- = Zn2＋ 故只能用锌做负极 正极：Cu2＋+2e- =Cu，故正极材料只需要活泼性比锌弱，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 CuSO4溶液 Zn Cu A 4、判断下列装置是否构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式。 课堂练习 正极： 负极： 总反应： Fe－2e - ＝Fe2+ 2Ag++2e- ＝2Ag Fe + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag 实践活动：水果电池的设计与制作 已知电流表的指针偏向电子流入的电极 设计原电池 探究制作水果电池对电极材料的要求 实践活动：水果电池的设计与制作 电极材料 水果 电流表偏转方向 电极名称 铁片、铜片 苹果 偏向铜片 铁：负极 铜：正极 铁片、镁条 苹果 偏向铁片 铁：正极 镁：负极 铁片、碳棒 柠檬 偏向碳棒 铁：负极 碳棒：正极 铁片、铁片 柠檬 几乎不偏转   铜片、碳棒 柠檬 几乎不偏转   原电池 构成条件 定义 实质 工作原理 应用 正负极的判断 课堂小结 化学反应与电能 5、如图装置，电流表发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（ ） A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4 B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸 C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液 D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液 D 课堂练习 6、把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。 若A、B相连时，A为负极； C、D相连时，D上产生大量气泡； A、C相连时，电流由C经导线流向A； B、D相连时，电子由D经导线流向B， 则此四种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) ① A＞B＞C＞D ② A＞C＞D＞B ③ C＞A＞B＞D ④ B＞A＞C＞D ② A＞B C＞D A＞C D＞B 课堂练习 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 $$