6.1.2 化学反应与电能（教学课件）高一化学人教版必修第二册

火力发电 太阳能发电 潮汐能发电 地热能发电 风力发电 生物质能发电 核能发电 水力发电 获取电能的途径 火力发电示意图 化学能 热能 机械能 电能 燃料燃烧 蒸汽轮机 发电机 间接转化 燃料不能再生、利用率低，污染环境 直接转化 化学反应与电能 原电池工作原理 学习目标 原电池工作原理 据实验结合氧化还原，理解： 原电池工作原理 原电池形成条件 原电池装置的判断 据电池反应式及形成条件，判断： 装置能否产生电流 三微粒迁移方向 外电路：电子、电流 内电路：离子 4 你知道吗？ 电池的发明与青蛙 2H2＋O2 ＝2H2O 身边的化学 化学能→热能 化学能→电能 化学能转化为电能的探究 原电池概念 该装置为原电池 请你给原电池下个定义。 一、原电池概念 把_______转变为_____的装置 化学能 电能 氢与氧形成的原电池是如何产生电流的？ 原电池工作原理 Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑ 化合价升高 温故知新 氧化反应 化合价降低 还原反应 Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑ 请设计装置即原电池，以证明反应中有电子转移？ 确定负极 选择负极反应物 选择负极材料 确定正极 选择正极反应物 选择正极材料 构成闭合回路 选择离子导体 选择电子导体 ？ ？ ？ ？ ？ ？ Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑ 问题探究 ①如何让Zn失去的电子传递给H＋？ 通过导线传递 ②如何证明导线中有电子通过？ 用电流计 ③溶液中H＋通过什么方式获得电子？ 稀硫酸 稀硫酸 实验探究 该装置中的能量是怎样转化的？ 化学能 电能 稀硫酸 右图装置中，你认为在锌、铜片表面各有什么现象？ 问题探究 观察与思考 锌溶解 表面有气泡 铜表面无气泡 表面有气泡 铜表面无气泡 铜片是什么气体？ 铜片是否参加了反应？ 表面有气泡 稀硫酸 Cu片上气泡是何气体？ 2H＋＋2e－＝H2↑ H＋所需的电子从何而来？ Zn－2e－＝Zn2＋ 感受•理解 总反应方程式 Zn＋2H＋＝Zn2＋＋ H2↑ 装置中正负极的确定 实验探究 ①需要电流计及干电池 ②连接电流计与干电池的正负极 ③连接电流计与装置的锌与铜棒，确定正负极 正极 负极 问题解决 稀硫酸 正极 负极 电极上发生的反应类型 正极发生的反应 2H＋＋2e－＝H2↑ 还原反应 负极发生的反应 Zn－2e－＝Zn2＋ 氧化反应 二、原电池工作原理 1 电极反应 正极 发生还原反应 负极 发生氧化反应 富养 问题解决 电子是如何迁移的 稀硫酸 正极 负极 负极 导线 正极 溶液中无电子通过！ 二、原电池工作原理 1 2 电极反应式 粒子迁移方向 正极 发生还原反应 负极 发生氧化反应 富养 外电路 电子：由负极经导线到正极 溶液中无电子通过！ 电子是旱鸭子 离子是如何迁移的 问题解决 稀硫酸 阴离子 移向 负极 正极 负极 二、原电池工作原理 1 2 电极反应式 粒子迁移方向 正极 发生还原反应 负极 发生氧化反应 富养 外电路 电子：由负极经导线到正极 外电路 溶液中无电子通过！ 电子是旱鸭子 离子 阴离子移向负极 离子是如何迁移的 问题解决 稀硫酸 阳离子 移向 正极 负极 正极 二、原电池工作原理 1 2 电极反应式 粒子迁移方向 正极 发生还原反应 负极 发生氧化反应 富养 外电路 电子：由负极经导线到正极 外电路 溶液中无电子通过！ 电子是旱鸭子 离子 阴离子移向负极 阳离子移向正极 问题解决 稀硫酸 溶液中离子的作用 离子导体 负极 正极 原电池是这样何工作的 失e－ 氧化反应 得e－ 还原反应 正负极得失 电子数相等 归纳与整理 还原剂 ＋ 氧化剂＝氧化产物＋还原产物 氧化还原反应 氧化反应 还原反应 分开进行 形成 闭合回路 （失电子） （得电子） 原电池 负极反应物 负极材料 正极反应物 正极材料 负极 正极 离子导体 电子导体 设计原电池的基本思路 方法导引 确定负极 选择负极反应物 选择负极材料 确定正极 选择正极反应物 选择正极材料 构成闭合回路 选择离子导体 选择电子导体 Zn Zn H2SO4 Cu H2SO4 导线 装置中，锌片、铜片与稀硫酸，哪些可以替换为其他物质却同样能产生电流？ 你学会了吗？ Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑ 原电池形成条件 更换电极材料 原电池构成条件 实验探究 Zn Zn Zm Fe Mg Cu Fe Cu 三、原电池构成条件 1. 两个电极 1 活动性不同的金属 更换电极材料 原电池构成条件 Zn 木条 实验探究 三、原电池构成条件 1. 两个电极 1 活动性不同的金属 作电子导体 观察与思考 石墨 石墨 三、原电池构成条件 1. 两个电极 1 活动性不同的金属 作电子导体 2 相同的电极材料 更换电极材料 实验探究 石墨 三、原电池构成条件 1. 两个电极 1 活动性不同的金属 作电子导体 2 相同的电极材料 3 金属与非金属导体(石墨) 铅蓄电池 资料在线 钮扣式银锌电池 （锌） 正极 负极 三、原电池构成条件 1. 两个电极 1 活动性不同的金属 作电子导体 2 相同的电极材料 3 金属与非金属导体(石墨) 4 金属与金属氧化物 原电池构成条件 实验探究 更换电解质 Cu Zn 稀盐酸 Cu Zn 硫酸铜溶液 三、原电池构成条件 2. 电解质 1 水溶液 牛刀小试 请写出以下电池的正负极的电极反应式及总反应式。 Cu Zn 硫酸铜溶液 正极： Cu2＋ ＋ 2e－＝Cu 负极：Zn－ 2e－＝Zn2＋ MCFC型燃料电池（可同时供应电和水蒸气） 电池总反应：2H2＋O2＝2H2O 其工作温度为600℃－700℃ 燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3 资料在线 熔融 电解质 48 三、原电池构成条件 2. 电解质 1 水溶液 2 熔融液 资料在线 以固体氧化锆—氧化钇为电解质 固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过 固体 电解质 三、原电池构成条件 2. 电解质 1 水溶液 2 熔融液 3 固体 实验探究 更换为非电解质 Cu Zn 四氯化碳 问题解决 稀硫酸 原电池构成条件 外电路与内电路形成闭合回路 原电池构成条件 实验探究 Cu Zn 稀硫酸 Cu Zn 稀硫酸 Zn 稀硫酸 Cu 硫酸铜 三、原电池构成条件 3. 形成闭合回路 电解质溶液(熔液、固体)中有离子的定向迁移 请你动动手 你能解释其中原因吗？ 1780年，伽伐尼青蛙抽搐实验 考考你的智慧 Cu Fe NaCl溶液 实验探究 Fe－2e－＝Fe2＋ Fe2＋ Fe O2＋4e－＝2O2－ × O2－＋H2O＝2OH－　 Na2O＋H2O＝2NaOH　 O2＋4e－＝2O2－ O2－＋H2O＝2OH－　 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 2O2－＋2H2O＝4OH－　 1780年，伽伐尼青蛙抽搐实验 考考你的智慧 Fe－2e－＝Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 2Fe－4e－＝2Fe2＋ 1800年建立伏打电堆 你学会了吗？ 1780年 伽伐尼电池 伏打电池 1800年 1826年 丹尼尔电池 回顾历史 原电池发展历程 1836年，丹尼尔根据伏打电堆发明了世界上第一个实用电池，并用于早期铁路的信号灯。 电极材料 电极名称 电极反应式 总反应式 Cu 正极 Zn 负极 思考﹒ 运用 请在图中标出电子和离子的移动方向。 考考你自己 生活中的化学 这节课我学到了什么？ （用一句话表示） 你还有什么疑问？ 课堂小结 课堂小结 Zn-2e-＝Zn2＋ 还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应 还原剂失去的 电子从锌极流出 经外电路 流入铜极 氧化剂(H＋)在铜极上得到电子，发生还原反应 原电池工作原理 正极 2H＋ ＋2e-＝H2↑ 01 02 03 ①金属或非金属(C，作导体) 两个电极（电子导体） ①不一定为溶液，也可为熔液 电解质（离子导体） 形成闭合回路 ②金属不一定参与电极反应 ③相同金属或非金属 ②不一定是液体，也可为固体 ③不一定参加反应，可是O2反应 溶液中有离子移动 原电池构成条件 课堂小结 温馨提醒 原电池中电极的两种叫法 电极材料 反应类型 微粒流向 电流方向 较活泼的一般是负极 发生氧化反应的是负极 电子流出的是负极 阴离子流向的是负极 电流流出的是负极 四个 判据 原电池中正负极的判断 72 × 原电池中正负极的判断 易错警示 成功体验 （2024·广东省佛山市期末）“科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如图所示。下列说法正确的是 A．Mg片做电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的Cl－向石墨片移动 【详解】A．镁为活泼金属，做电池的负极，失去电子发生氧化反应，A错误；B．溶解在食盐水中的氧气在石墨电极得到电子，发生还原反应，B正确；C．原电池将化学能转化为电能，小汽车将电能通过发动机转化为动能，C错误；D．溶液中的阴离子Cl－向原电池中负极镁片移动，D错误； 玩具盐水动力车 学以致用 交流讨论 电能是如何产生的？ 过程中存在哪些形式的能量转换？ 食盐水中发生了什么反应？ 盐水电池反应原理 牛刀小试 “盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg＋O2＋2H2O ＝2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是 A．镁片作为正极 B．食盐水作为电解质溶液 C．电池工作时镁片逐渐被消耗 D．电池工作时实现了化学能向电能的转化 考考你自己 Cu Fe CuSO4溶液 考考你的智慧 1. 将铁棒插入CuSO4溶液中可观察到什么现象？ 2. 如何使图中铁棒逐渐溶解，而铜不在铁棒上析出？ Fe CuSO4溶液 3. 如何使图中的铁棒上析出铜，而铁棒不消耗？ Zn Fe CuSO4溶液 铜锌原电池存在的缺陷 锌片也有很多气泡 如何改进？高二的后续学习中解决此问题。 能量转化率低 不能提供持 续稳定的电流 电子未全部转移到铜片 铜片气泡多，阻碍H+过来得电子 原电池 氧化反应、还原反应分别在两个区域进行 正极、负极上分别有自发的反应 外电路有电子流动、内电路有离子迁移 Lavf58.12.100 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf57.82.100 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $