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

第六章化学反应与能量 第一节化学反应与能量变化 课时2化学反应与电能 我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电。 火力发电的原理是什么? 我们的生活很难离开电，我们获取电源的途径有哪些? 其中能量转换的关键环节是 燃烧 (氧化还原反应)。 【科学思辨】 火力发电的优点和缺点是什么?请同学么结合导学案和课本回 答问题? 任务一化学能与电能的转化 【思考交流】请同学们思考火力发电过程中有何能量变化? 发电机 电能 燃烧 热能 化学能(燃料) 蒸汽 轮机 机械能 优点：煤炭我国资源丰富，廉价；快捷方便。 缺点：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.经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低 【科学思辨】 火力发电过程中能量变化为化学能间接转化为电能 既然该中间过程存在很大的能量损耗，那我们可以采用什么 方法来实现能量的充分利用? 火力发电过程中的能量变化 直 接 ? 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽轮机 机械能 发电机 电能 电流是怎样产生的? 电子定向移动 什么反应中有电子的转移? 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 2e- ↓ Zn+2H+=Zn²++H₂ 个 什么方法可使Zn 与H+分开，从而让电子定向移动呢? 任务二探析原电池工作原理 【实验6 — 3】 实验1:将铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。 实验2:将铜片和锌片用导线连接插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。 实验3:用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察现象并解释原因。 实 验 现 象 铜片插入稀硫酸 铜片上无气泡 锌片插入稀硫酸 锌片上有气泡 锌片和铜片 上端连接在一 起插入稀硫酸 铜片 铜片上有气泡 锌片 锌片逐渐溶解 电流表 电流表的指针偏转 (3)Zn 失电子可电子却到了铜片上， 电子是从溶液传递还是导线传递? (4)结合物理学知识，由电子流向确定铜锌电极的名称? Cu、Zn 上的反应称为电极反应，从得失电子的角度分别是哪种类型的反应? Zn 片 ：Zn -2e-=Zn²+(氧化) Cu片 ：2H++2e-=H₂↑ (还原) (2)铜片上产生了H,, 是否说明Cu 失电子 给H+使其得电子?H+ 得到的电子是从哪里来? 【思考】通过观看视频，结合【实验6—3】现象，思考以下问： (1)铜片上有气泡，产生的是什么气体? 任务二探析原电池工作原理 1.原电池的基本概念 ①概念：将化学能转化为电能的装置。 ②电极 负极：电子流出的一极，发生氧化反应； 正极：电子流入的一极，发生还原反应。 任务三原电池及工作原理 稀硫酸 十 正极 产生气泡 2H++2e⁻=H₂↑ 还原反应 阳离子一正极 内电路 阴离子 → 负极 Zn Cu H+ Zn²+ so2-—H 一 阴离子 阳离子一→ 负极 发生溶解 Zn -2e -=Zn²+ 氧化反应 负极→ 沿导线一正极 电流方向： 正极一沿导线一负极 原电池总反应： Zn+2H+===Zn²++H₂ ↑ 电流：负极→ 正极 2.工 作 原 理 ：电子岸上走，离子水中游 I 任务三原电池及工作原理 电子流向： 外电路 任务三原电池及工作原理 3. 原电池反应： (1)将氧化还原反应中的“氧化反应”和“还原反应”分开在两处发生， 从而产生电流的反应。 (2)原电池反应的本质：氧化还原反应。 【思考】构成原电池应该具备什么条件呢? 任务三原电池及工作原理 第一组实验 Fe Cu Zn C Zn Zn 稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 (有电流) (有电流) (无电流) 形成条件一 ：通常用活泼性不同的两种材料作电极 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属或非金属(如石墨等) 任务三原电池及工作原理 形成条件二：两极之间填充电解质溶液 第二组实验 (有电流) (无电流) 稀硫酸 (有电流) 形成条件三：必须形成闭合回路 第三组实验 Zn Cu 任务三原电池及工作原理 稀硫酸 (无电流) Zn Cu (无电流) 形成条件四：必须存在自 发的氧化还原反应 任务三原电池及工作原理 第四组实验 ①两个电极做正负极 (金属与金属、金属与非金属) 负 极 ：活动性较强的金属作负极，失电子，发生氧化反应 正 极 ：活动性较弱的金属或能导电的非金属(如：石墨)作 正 极 ，得电 子，发生还原反应。 ②电解质 (溶液或者熔融) ③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 任务三原电池及工作原理 知识归纳 4 原电池的构成条件 核心灵魂：自发的氧化还原反应 两极一液成回路 躯壳装置： ④ Cu 私 硫 酸 ×,未形成闭合回路 A n Cu 耗 磕 酸 硫酸铜 ×,未形成闭合回路 任务三原电池及工作原理 判断下面装置是否构成原电池，并说明原因 稀硫酸 稀 硫 酸 酒精 ×,两极相同×,无自发氧化还×,无电解质 原反应 Zn C V 溶液 Zn Cu H₂SO₄ √ A A Zn Cu Zn C Cu Zn A Zn Zn A Cu 稀硫酸 √ 稀硫酸 √ 稀硫酸 Ag n 较不活泼金属或 能导电的非金属 还原反应 电子流入 电极增重或 有气体产生 阳离子移向 任务三 原电池及工作原理 5 原电池正负极判断方法： 电极材料 反应类型 电子流向 电极现象 离子移向 电子流出 不断溶解 质量减小 较活泼金属 氧化反应 正 极 负极 1 斫 稀硫酸 A e- + 铜 阴离子移向 锌 e- 任务四 原电池原理的应用 ①比较金属活泼性(导学案52页活动一) 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。 一般规律：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。 问：有没有特例? Al—Cu—浓HNO₃ Al—Mg—NaOH ③设计原电池(53页例4)a.确定氧化还原反应，写出电极反应 b.选择电极材料及电解质溶液 c.画出装置图 ④保护金属材料 船体的材料一般为铁合金，因此在航行过程 中会形成原电池，铁作为负极会被锈蚀，可 在船体镶嵌锌块以保护船体。 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。 任务四 原电池原理的应用 ②加快反应速率 (2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为 正极 ； 铜为负 极，溶液中的NO₃ 移向负极。 Y- (3)若X 为Fe ,Y 为浓硝酸，则Cu 为 负 极，铜电极可能 观察到的现象是 铜电极逐渐溶解，溶液变蓝 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 负 极 ， 铜为正 极，溶液中的Cu²+ 移向正 极。 电流表 A 铜 课堂练习 X $$