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 人教版必修第二册 第六章 化学反应与能量 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽 轮机 机械能 发电机 电能 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽 轮机 机械能 发电机 电能 （氧化还原反应） 本质：电子转移 电子定向移动 形成电流 直接？ 设计装置 化学电池 创设情境 Zn 稀硫酸 Cu 活动元一 宏微结合 认识原电池的工作原理 【实验6-3】 铜锌未连接时，锌片表面有气泡，铜片无明显变化。 思考：上述过程中有电子转移吗？电子转移形成电流了吗？ Zn +2H+=Zn2++H2↑ 活动元一 宏微结合 认识原电池的工作原理 【实验6-3】 铜锌连接时，铜表面也出现大量气泡，锌表面也有气泡。 思考：为什么Cu片和Zn片连接后,Cu片表面产生了气泡？电子转移形成电流了吗？ 活动元一 宏微结合 认识原电池的工作原理 思考：为什么Cu片和Zn片连接后Cu片表面产生了气泡？电子转移形成电流了吗？ Zn Cu 稀H2SO4 e- e- H+ H2 SO42- 2H+ +2e-=H2↑ Zn-2e-=Zn2+ 发生氧化反应 发生还原反应 e- 活动元一 宏微结合 认识原电池的工作原理 【实验6-3】 把这种将化学能转变为电能的装置叫做原电池。 【对比归纳】请对比实验（1），思考（2）的装置为什么能将化学能转化为电能？ Zn Cu 稀H2SO4 Zn Cu 稀H2SO4 e- e- H+ H2 SO42- 2H+ +2e-=H2↑ Zn-2e-=Zn2+ e- e- e- 活动元一 宏微结合 认识原电池的工作原理 发生氧化反应 发生还原反应 Zn +2H+=Zn2++H2↑ 活动元一 宏微结合 认识原电池的工作原理 原电池：通过特定的装置使氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行，可以使氧化还原反应中转移的电子通过导体发生定向移动，形成电流，从而实现化学能向电能的转化。 负极 正极 电流I 内电路 外电路 内电路 外电路 电子不下水，离子不上岸 电流方向? 电子方向? 离子方向? 【思考】原电池有哪些构成要素呢？如何设计一个简易电池呢？ 请根据实验6-3的原电池模型进行猜想与假设。 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 实验装置 实验编号 水果 两极材料 电流计偏转方向 实验分析及其结论 1 2 3 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 ②活泼性不同的两个电极 ③电解质溶液 ④形成闭合电路 ①自发进行的氧化还原反应（本质） 原电池的构成要素 原理维度 装置维度 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 实验装置 实验编号 水果 两极材料 电流计偏转方向 实验分析及其结论 1 Cu、Fe 2 Cu、Al 3 Cu、石墨 4 Fe、Al 5 Fe、石墨 6 Al、石墨 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 实验装置 实验编号 电解质 溶液 两极材料 电流计偏转方向 实验分析及其结论 1 食盐水 Cu、Fe 2 食盐水 Cu、Al 3 食盐水 Cu、石墨 4 食盐水 Fe、Al 5 食盐水 Fe、石墨 6 食盐水 Al、石墨 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 镁海水燃料电池是直接利用海水，将金属镁的化学能转化为电能的电化学装置，它以镁为负极材料并以海水为电解质 ，其最突出的特点就是不需要另外携带电解质 ，并且具有能量密度高、安全性好、可全海深工作的优点，在深海着陆器、深海原位实验站等海洋装备领域具有很好的应用前景。 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 【巩固检测】教材P41 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 硫酸铜 请绘图分析该原电池的工作原理 【巩固检测】 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 Zn C CuSO4溶液 Cu2+ SO42- 【课堂检测】请指出Zn-C-CuSO4原电池中正负极，并分析两极上可能发生的反应（书写电极反应式），并绘图表示该电池的工作原理。 活动元二 科学探究 体会原电池的构成要素 4. 原电池原理的应用 ①比较金属的活动性强弱 讨论1：有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验： ①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流方向为D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应。 据此，判断四种金属的活动性顺序是( ) A．A>B>C>D B．A>C>D>B C．C>A>B>D D．B>D>C>A 活动元三 模型实践 原电池原理的应用 原电池正负极的判断方法 活动元三 模型实践 原电池原理的应用 5.（教材53）把 a、b、c、d 4 种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若 a、b 相连，a 为负极； c、d 相连，d 上有气泡逸出； a、c 相连时，a 质量减少； b、d 相连，b 为正极。则 4 种金属的活动性顺序由大到小排列为（ ）。 A. a>c>d>b B. a>c>b>d C. b>d>c>a D. a>b>c>d 4. 原电池原理的应用 ②加快氧化还原反应速率 如：实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。 -----因为加快了电子得失的速率 Zn Cu 稀H2SO4 H+ SO42- H2 活动元三 模型实践 原电池原理的应用 活动元三 模型实践 原电池原理的应用 ③设计原电池：利用反应Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2设计一个原电池。请分析其反应原理，并画出简单的装置示意图，标明所使用的用品。 第1步，分析反应原理 Cu + 2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ ____电子 ___电子 ___极反应物 ___极反应物 ___________ ___________（电极反应式） 第2步，设计电池装置 可供选择的用品：铜片，铁片，石墨棒，FeCl3 溶液， FeCl2 溶液，电流表，导线，烧杯。 4. 原电池原理的应用 4. 原电池原理的应用 ③ 设计原电池 活动元三 模型实践 原电池原理的应用 活动元三 模型实践 原电池原理的应用 【变式训练】利用反应Fe+2FeCl3=3FeCl2设计一个原电池。请分析其反应原理，并画出简单的装置示意图，标明所使用的用品。 第1步，分析反应原理 第2步，设计电池装置 可供选择的用品：铜片，锌片，铁片，石墨棒， NaCl 溶液， FeCl3 溶液， FeCl2 溶液，电流表，导线，滤纸，烧杯。 4. 原电池原理的应用 ①比较金属的活动性强弱 ②加快氧化还原反应速率 如：实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。 已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 ③ 设计原电池 活动元三 模型实践 原电池原理的应用 2、用锌片、铜片和硝酸银溶液组成的原电池，正极上发生的反应是( ) A.2H++2e- = H2 B.Zn-2e- = Zn2+ C.2H2O+4e-+O2 = 4OH- D.Ag++e- = Ag 1、根据Zn+Cu2+ = Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是( ) A.镁 B.石墨 C.铝 D.铅 活动元三 模型实践 原电池原理的应用 【巩固检测】 活动元三 模型实践 原电池原理的应用 【巩固检测】 教材P54 活动元四 拓展了解 电池的种类 【问题1】一次电池有何特点？ 【问题2】根据锌锰干电池的构造图，该电池的电极是？ （完成下列填空） ①锌筒为 ，电极反应是 。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是 。 ③NH4Cl糊的作用是 。 电池放电后 充电(内部的氧化还原反应 _____逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 不能 无法 负极 Zn－2e－=Zn2＋ 正极 二氧化锰 作电解质溶液 活动元四 拓展了解 电池的种类 锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质会泄露出来，使电器腐蚀。 Zn－2e－＋2OH－= Zn(OH)2 活动元四 拓展了解 电池的种类 为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池。 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnO(OH)。 写出负极的电极反应式：____________________________________ 【问题1】二次电池(充电电池)的特点是什么？ 二次电池在放电时所进行的 ，在充电时可以 ，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。 氧化还原反应 逆向进行 铅酸蓄电池 镍氢电池 锂离子电池 【问题2】该过程的能量变化是什么？ 【问题3】常见的充电电池有什么？ 活动元四 拓展了解 电池的种类 按要求回答下列问题： (1)负极材料是_____，正极材料是______，电解质溶液是______。 (2)工作时，电解质溶液中的H＋移向____________极。 (3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质量增加____ g。 Pb PbO2 硫酸 PbO2(或正) 减小 96 活动元四 拓展了解 电池的种类 【概念学习】1.什么是燃料电池？ 2.燃料电池与其他电池区别有哪些？ 活动元四 拓展了解 电池的种类 【科学思辨】以科学思辨的态度，分析燃料电池的特点？ (1)清洁、安全、高效等。 (2)能量转化率可以达到80%以上。 (3)反应物不是储存在电池内部，而是从 外部提供，供电量易于调节。 【思考交流1】氢氧燃料电池的总反应方程式如何书写？ 【思考交流2】如何判断氢氧燃料电池的正、负极？ 活动元四 拓展了解 电池的种类 活动元四 拓展了解 电池的种类 活动元四 拓展了解 电池的种类 活动元四 拓展了解 电池的种类 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.74 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 Lavf58.43.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.11 $$