6.1.2化学能与电能 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第一节 化学反应与能量变化 二、化学反应与电能 第1课时 原电池 我们日常使用的电能主要来自火力发电。火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是关键。 火力发电中能量是如何转化的呢？（看书P36页） 燃烧 发电机 化学能 热能 机械能 电能 蒸汽 直接？ 【化石燃料】 缺 点： ①煤炭是非可再生资源，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 我们可以看到，煤炭燃烧产生热量，加热锅炉中的水，水蒸气推动涡轮机，涡轮机带动发电机发电，产生电能。在火力发电的过程中，有些什么缺点？ 4 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 【思考1】电流是怎样产生的？ 【思考2】哪类反应中有可能实现将化学能直接转化为电能？ 探究把化学能直接转变为电能的装置 Zn+2H+=Zn2++H2 ↑ 2e- 化学能 电能 ？ 5 在氧化剂与还原剂之间架设桥梁，使电子发生定向移动，形成电流 产生电流 [思考与交流] 氧化还原反应 电子无规则移动 怎么使氧化还原反应释放的能量不经过热能，直接转化为电能？ 还原剂：失电子；氧化剂：得电子 使其转移的电子发生定向移动，即可形成电流，产生电能。 氧化反应和还原反应分开在不同区域进行 导线 我们 知道，燃烧反应的实质是氧化还原反应，氧化剂与还原剂接触发生反应时，化学能转化为热能，再经过一系列能量转换环节，转化为电能。在这个过程中，燃烧是使化学能转换为电能的关键。还原剂失去电子，氧化剂得到电子。使电子定向移动，要求氧化反应和还原反应分开在不同区域进行。怎么使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域？ 1、氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能转化为热能，再经过一系列能量转换环节才能转化为电能。那么要使氧化还原反应释放的能量不经过热能，而直接转化为电能，所要解决的第一问题是什么？（电子的定向移动形成电流）2、若将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，那么，怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？3、怎样知道所架设的桥梁中有电子流过？ 如何从电学角度考虑仪器选择和组装问题？ 6 【实验6-3】 (1) 将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 (2) 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 (3)如图6-6所示，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。 一.将化学能直接转化为电能的装置——原电池 实验装置 实验现象 实验结论 锌片逐渐溶解并有气泡产生,铜片上无气泡。 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。 锌片逐渐溶解无气泡,铜片上有气泡。 产生H2(还原反应)的位置发生了改变 锌片不断的溶解，无气泡，铜片不溶解，但铜片上产生大量气泡；电流计的指针发生了偏转。 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 注：纯的锌片上不会产生气泡 像实验Ⅲ这种装置就叫原电池 化学能 热能 化学能 电能 Zn逐渐溶解 Zn表面产生气泡 溶液变热 Zn逐渐溶解 Cu表面产生气泡 电流表指针偏转 实验Ⅰ和实验Ⅲ中能量转化形式有什么不同的？ e- Zn失去电子发生氧化反应，电子通过导线流入Cu，溶液中的H+在Cu上得到电子发生还原反应 1、原电池的概念及本质 把化学能转化为电能的一种装置 （1）概念 （2）本质 原电池的反应本质是氧化还原反应 将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分到两极上进行，从而使其电子转移通过定向移动形成电流。(以铜-锌-稀硫酸原电池为例) 2、原电池工作原理: Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ 电极反应式： Zn－2e－=Zn2+ 电极反应式：2H++2e－=H2↑ 氧化反应 还原反应 负极 正极 阳离子 阴离子 SO42- 锌电极溶解 铜电极上产生气泡 原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 电子流向：负极 沿导线 正极 电流方向：正极 沿导线 负极 外电路 内电路 阴离子 负极 阳离子 正极 外电路 内电路 e－ I 电子不下水 离子不上岸 2、原电池工作原理 原电池 失电子 氧化反应 得电子 还原反应 原电池的工作原理 内电路：正正，负负 外电路：“负极出电子，电子回正极” 注意：两极反应（负氧正还） 三个移动方向（电子方向，电流方向，离子迁移方向） (1)电子的移动方向:负极流出，经导线流向正极。 (2)离子的移动方向:阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 注意：两极反应（负氧正还） 三个移动方向（电子方向，电流方向，离子迁移方向） 小常识： 早在1799年意大利的物理学家伏打捕捉到这一现象并加以研究，发明了世界上第一个电池——伏打电池，即原电池。 伏打发现在用银质手术刀触碰放在铁盘上的青蛙的时候，无意间发现青蛙腿部肌肉抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激．如果只用一种金属器械去触动青蛙，就无此种反应 将一个能自发进行的氧化还原反应设计成一个原电池，构成这个原电池的必要条件有哪些？ 问题探究 CuSO4溶液 √ √ √ √ 要有两个活性不同的电极 要有电解质溶液 必须形成闭合回路 （2）两个活性不同的电极 （3）电解质溶液（或熔融电解质） （4）形成闭合回路 （1）有能自发进行的氧化还原反应（一般负极与电解质溶 液发生氧化还原反应） （即，外电路用导线连接或直接接触） NaOH + HCl == NaCl + H2O 一般：负极材料：较活泼金属 正极材料:较不活泼金属(或能导电的非金属如：石墨等) (自身失电子，被损耗) 只起传导电子作用 实质上，通常负极金属材料能和电解质溶液发生氧化还原反应 两极一液成回路 3、原电池的构成条件 4、原电池正负极的判断 判断下列原电池的正负极 稀硫酸 Zn Fe A 稀硫酸 C Zn A ① 根据电极材料判断 - + - + 负极: 较活泼的金属 正极: 较不活泼的金属或非金属导体 ②根据电极反应判断 负失氧 正得还 失电子的反应→氧化反应→负极 得电子的反应→还原反应→正极 ③根据电子或电流流动方向判断（外电路或导线） 电子：负极→正极 电流：正极→负极 ④根据离子的定向移动方向（内电路或溶液） 阳离子→正极 阴离子→负极 e e ⑤根据电极现象判断（一般的） 电极不断溶解 有气泡冒出、有固体析出 负极 正极 A Zn Cu H2SO4 原电池的电极判断方法 负极 正极 发生_____反应 发生_____反应 电子沿导线_____ 电子沿导线_____ 电流沿导线_____ 电流沿导线_____ 　　　离子移向 　　　离子移向 有__________现象 有 __________ 现象 一般为活动性_____的金属 一般为活动性_____的金属或非金属 还原 氧化 流入 流出 流出 流入 生成气体等 较弱 较强 金属溶解等 阴 阳 A B C D E √ 下列哪些装置能构成原电池？ √ F √ 稀硫酸 Ag Cu A 硫酸铜 Zn Cu √ Zn H2SO4溶液 G 苹果汁 Zn Fe AgNO3溶液 Ag Fe C 酒精 J Zn Zn HCl 溶液 I Zn Pb CH3COOH溶液K √ （+） 装置是否为原电池的判断方法 ①加快化学反应速率 例如：实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢， 可加入少量CuSO4以加快反应速率 稀H2SO4 Zn Cu Zn+ CuSO4 =Cu + ZnSO4 锌、铜在稀硫酸溶液中形成原电池，加快锌与酸的反应速率 5、原电池的应用 ②比较金属活动性顺序 【例】a、b、c三种金属，a与c构成原电池时，c作负极；b与c构成原电池时， b作负极，判断a、b、c三种金属的金属性强弱为（ ） A、a>b>c B、b>c>a C、a>c>b D、c>b>a B 一般说来: 活泼金属作负极,较不活泼的金属作正极 通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，请解释原因 原因：轮船的船身一般是用铁做的，装上锌块后，铁跟锌形成原电池，此时锌作为负极发生氧化反应溶掉，而铁作为正极被保护起来不受腐蚀。 如何避免轮船船身被腐蚀，延长其寿命？ ③ 用于金属防护 利用原电池原理，将金属作为正极保护起来 ④制化学电源 心脏起搏器 心脏起搏器是一种植入于体内的电子治疗仪器，通过脉冲发生器发放由电池提供能量的电脉冲，通过导线电极的传导，刺激电极所接触的心肌，使心脏激动和收缩，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目的 1、课本P37 探究 简易电池的设计与制作 发光二极管与小灯泡的区别：发光二极管有正、负极 原电池的设计 水果电池 水果电池中，水果的作用是什么？ 苹果（橙子和西红柿等）中含有丰富的果酸和无机盐。 果酸在发电过程中担当了电解质的作用。 超级柠檬电池 原电池的设计 该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应: 正极反应: 2Fe3++2e-==2Fe2+ 负极反应: Cu-2e-==Cu2+ 负极材料： Cu 电解质溶液： FeCl3 正极材料： 比Cu更不活泼的金属或石墨等 1．下列装置中，能构成原电池的是（ ） A.只有甲　　 B．只有乙 C.只有丙 D．除乙均可以 甲　　　 乙　　　 丙　　　丁 C 2、对于原电池的电极名称，下列叙述中错误的是（ ） A．电子流入的一极为正极 B．发生还原反应的一极为负极 C．电子流出的一极为负极 D．发生氧化反应的一极为负极 B 3.如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是（　　） A. B极为原电池的正极 B. A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸 C. C中阳离子向A极移动 D. A极发生氧化反应 C 4、某原电池2Fe3++Fe=3Fe2+不能实现该反应的 原电池是( ) A．正极Cu，负极Fe，电解质溶液FeCl3 B．正极C，负极Fe，电解质溶液Fe(NO3)3 C．正极Pt，负极Fe，电解质溶液Fe2(SO4)3 D．正极Ag，负极Fe，电解质溶液CuSO4 D Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) 迁移应用 请利用Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2的氧化还原反应设计一个原电池 $