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2课时 化学反应与电能 第六章 化学反应与能量 新课导入 【问题】我们日常使用的电能主要来自哪里？你知道如何转化的吗？ 【思考】火力发电的过程能量是怎样转化的？ 化学能 （燃料） 燃烧 热能 蒸汽 机械能 （涡轮机） 发电机 电能 火力发电 的弊端 化石燃料是不可再生资源 排出大量温室气体、导致污染 能量转化效率低 新课导入 【想一想】既然火力发电存在这么多的弊端，那么能不能将化学能转化为电能呢？ 直接？ 化学能 （燃料） 燃烧 热能 蒸汽 机械能 （涡轮机） 发电机 电能 一、原电池的构造 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 解决方案：氧化和还原反应拉开距离 (持续做电功） Zn+ 2H+ = Zn2+ + H2↑ 有热能的损耗 微观上有序，宏观上混乱 实验探究 6 课堂探究 【实验 1】分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中,观察现象。 现象 铜片 锌片 铜片表面没有气泡产生 锌片表面有气泡产生 Zn+ 2H+ = Zn2+ + H2↑ 课堂探究 【实验 2】用一根导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 现象 铜片 锌片 不断溶解 有气泡产生 电子的移动路径？ 课堂探究 【实验 3】用导线在锌片和铜片之间串联一个电流计，观察现象。 现象 铜片 锌片 电流表 铜片表面有气泡产生 锌片不断溶解 电流表指针发生偏转 【实验结论】 导线中有电子通过形成了电流,化学能转变成了电能. 原电池是一种将化学能转变为电能的装置。 课堂探究 【活动1】原电池有两个电极，负极和正极。如何定义正负极？ + 正极 - 电流流向 电子流向 电子流入 （得电子） 电子流出 （失电子） 负极 二、原电池的工作原理 Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ Zn－2e－=Zn2+ 2H++2e－=H2↑ 氧化反应 还原反应 负极 正极 SO42- 发生溶解 产生气泡 原电池总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 宏观 微观 氧化还原 外电路 负极 沿导线 正极 电子流向： 电流方向： 正极 沿导线 负极 内电路 阳离子 正极 阴离子 负极 注意：电子不下水，离子不上岸 【活动2】请同学们归纳总结原电池的构成条件。 ④.活泼性不同的两个电极 ②.电解质溶液 ③.形成闭合回路 ①.负极材料与电解质溶液之间要能自发进行氧化还原反应(原电池的本质) 三、原电池的构成条件 课堂练习 下列装置中，能构成原电池的有 。 ②④⑤⑥ 1、下列各装置中，能产生电流的是( 　 　) 　　 A、 　　　　　　 习题 B、 　　　　　　 C、 　　　　　　 D、 　　　　　　 C 2、 X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，同时 X极 变细，Y极变粗，则 X、Y、Z溶液可能是下列中的 (　 　)   选项 X Y Z溶液 A Cu Zn 稀硫酸 B Zn Cu 硝酸银溶液 C Ag Zn 硫酸铜溶液 D Ag Cu 稀硫酸 习题 B 15 课堂探究 【活动3】指出这些原电池的正负极 ②AgNO3溶液 Cu Zn ⑤CuSO4溶液 Cu Zn ④NaOH溶液 Al Mg ⑥H2SO4 Zn 石墨 【活动4】请同学们归纳总结原电池的正负极判断方法。 小结：原电池正负极的判断方法 电极材料 反应类型 电子流向 电极现象 离子移向 负极 正极 较活泼金属 较不活泼金属或 能导电的非金属 氧化反应 还原反应 电子流出 电子流入 e- 不断溶解 质量减小 电极增重或 有气体产生 阴离子移向 阳离子移向 特例 实际与溶液反应的电极为负极 Cu Fe 浓HNO3 Al Mg NaOH溶液 2Al - 6e- + 8OH-= 2Al(OH)4- 6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH- 负极: 正极: 2Al + 2OH- +6H2O = 2Al(OH)4- +3H2↑ Cu - 2e- = Cu2+ 2NO3- + 2e- + 4H+ = 2NO2↑ + 2H2O 负极: 正极: Cu + 2NO3- + 4H+ = Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O Al作负极 Cu作负极 四、原电池原理的应用 1、比较金属活泼性 一般情况下， 负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 【习题】有X、Y、Z三块金属片，进行如下实验: ①X、Y用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，Y极产生大量气泡； ②Y、Z用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流由Y→导线→Z； ③X、Z用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，Z极发生氧化反应。 据此判断三种金属的活动性顺序为(　 　) A、X>Y>Z B、X>Z>Y C、Z>X>Y D、Y>Z>X K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu …… C 四、原电池原理的应用 2、加快氧化还原反应的速率 纯锌跟稀硫酸的反应速率很小，为了加快锌的溶解，增大放出氢气的速率，并且使产生氢气的量不变，当稀硫酸过量时，可向其中加入少量(　 　) A、硫酸铜溶液 B、硫化铜固体 C、铜          D、镁条 例如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。 Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4 C 四、原电池原理的应用 3、设计原电池 设计步骤：定—拆—找—画 ③找：根据氧化还原反应 还原剂找负极、氧化剂找电解质溶液， 正极选择不活泼的金属（能导电的非金属） ④画：连接成闭合回路，画出原电池装置图。 ②拆：将氧化还原反应拆为氧化反应+还原反应。 负极：还原剂-ne-=氧化产物； 正极：氧化剂+ne-=还原产物 ①定：确定一个自发进行的氧化还原反应 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ Zn－2e－==Zn2＋ 2H＋＋2e－==H2↑ Cu或C 稀硫酸 (氧化剂) 四、原电池原理的应用 【设计原电池】请利用氧化还原反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，设计一个原电池，标出正负极，画出电子转移方向并写出电极反应 Cu + 2FeCl3 == 2FeCl2 + CuCl2 负极材料 还原剂 电解质溶液 氧化剂 正极材料 活泼性比铜弱的金属（如Pt）或石墨 负极：Cu－2e- = Cu2+ 正极：2Fe3+－2e- = 2Fe2+ Cu 石墨 FeCl3溶液 e- 22 当堂检测 写出这些原电池的电极反应式： 电极反应式的书写： ①写出总反应的离子方程式 ②确定正、负极 ③验证：正极反应式+负极反应式=总反应式 负极 失去电子 化合价升高 正极 得到电子 化合价降低 四、原电池原理的应用 某原电池的总反应为Fe + 2Fe3+ == 3Fe2+，与此电池反应不符的原电池是(　 　) A. 铜片、铁片、FeCl3 溶液构成的原电池 B. 石墨、铁片、Fe(NO3)3 溶液构成的原电池 C. 铁片、锌片、Fe2(SO4)3 溶液构成的原电池 D. 铜片、铁片、Fe(NO3)3 溶液构成的原电池 C 课堂小结 化学反应与原理 原电池 工作原理 构成条件 原电池 原理的应用 加快反应速率 比较金属活泼性 设计原电池 定—拆—找—画 两极一液成回路，氧化还原是本质 1、如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示。下列关于该装置的说法正确的是( 　　)  A、外电路的电流方向为 X→外电路→Y B、若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C、X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D、若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 X>Y 习题 D 2、某装置如图所示。 (1) 铁作　　　　(填“正极”或“负极”)， 溶液中的H+向　　　　 　  　(填“铁”或“铜”)电极方向移动。  (2) 正极的现象是　　　　　　   　　　　　　， 负极的电极反应式为　                             。  (3) 若反应过程中有0.2 mol 电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为　　　　L。  习题 负极 铜 有气泡产生 Fe－2e- = Fe2+ 2.24 $$