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

6.1.2化学反应与电能 同学们，你们能想象一下没有电之后的生活吗？ 实际上没有电，我们将寸步难行。电的使用早已进入了我们生活的每一个角落。由于原料来源丰富，建厂占地面积小，成本和技术要求都比较低，所以火力发电目前在我国仍占总发电量的60%以上。那么，在火力发电过程中，化学能是如何转变成电能的？ 电力改变了我们的生活那么，电是怎么来的呢？ 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 我国目前主要以火力发电为主。 2015年我国发电总量构成图 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽轮机 机械能 发电机 电能 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、转换环节多，能量损耗大，能量的利用率低。 直接？ 弊端 煤炭 ? 化学能　　 电能 直 接 想一想： 1.电流是怎样产生的？ 2.哪些化学反应中有电子的转移？ 任务一：探究化学能直接转化为电能的途径 带电粒子的定向移动 氧化还原反应 稀硫酸 Zn 【实验一】 思考：什么方法可使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表面得电子？ 将Zn片插入到H2SO4溶液中，请你预测现象，并写出离子方程式并画出单线桥。 Zn +H2SO4=ZnSO4+H2 ↑ 2e- 电子转移 氧化还原反应(化学能) 电流 定向转移 能量方式转换 电能 【实验二】 锌片上产生大量的气泡 铜片无明显现象 稀硫酸 Zn Cu 现象： 稀硫酸 Zn Cu 现象： 【实验三】 锌片逐渐溶解，产生少量气泡 铜片上有气泡产生 电流表指针发生偏转 A 问题1：铜片上有气泡，产生的是什么气体？ 问题2：铜片上产生了气体，是否说明Cu失电子给H+使其得电子？为什么？H+ 得到的电子是从哪里来？ 稀硫酸 Zn Cu 【实验三】 A 反应本质没有改变 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 改变的是氧化和还原反应在两个区域发生 Zn - 2e- = Zn2+ 2H+ + 2e- = H2↑ 化学能 电能 问题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？ 电子不下水 离子不上岸 问题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极： Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应 Cu极： 2H+ +2e- = H2↑ 还原反应 负极 正极 总反应式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 原电池反应的本质是：氧化还原反应 1. 定义 将化学能转化为电能的一种装置 2. 本质 通过装置使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行， 反应中转移的电子通过导体发生定向移动，形成电流 原电池的反应本质是氧化还原反应 【思考】如何确定原电池的正负极？ 物理电学上规定：正电荷定向流动的方向 为电流方向，从正极流向负极 3. 电极名称 负极：电子流出，失去电子，发生氧化反应； 正极：电子流入，得到电子，发生还原反应。 一、原电池 Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ Zn－2e－=Zn2+ 2H++2e－=H2↑ 氧化反应 还原反应 负极 正极 阳离子 阴离子 SO42- 发生溶解 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 4.工作原理 电子不下水 离子不上岸 【课本】P41 5. 下列关于右图所示装置，错误的是（ ） A、锌是负极，其质量逐渐减小 B、氢离子在铜表面被还原，产生气泡 C、电流从锌片经导线流向铜片 D、电子从锌片经导线流向铜片 C ？ 铜-锌-稀硫酸原电池中，铜换成石墨棒能不能产生电流？ 通过以上实验想想原电池是由哪几部分组成的，构成原电池的条件又有哪些？ 5、原电池形成条件--- ①电极材料 实验装置 能否构成原电池 结论 能 能 能 不能 1、有两种活泼性不同的金属电极（或一种是非金属导体，如石墨） 2、负极：较活泼的金属； 正极：较不活泼的金属、惰性电极石墨、Pt等。 例外： Al / NaOH / Mg 原电池 ： 是Al作负极 Cu / HNO3 （浓） / Fe 原电池 ： 是Cu作负极 ②电解质溶液 实验装置 能否构成 原电池 结论 能 不能 能 电极材料均浸入的是电解质溶液（熔融的电解质也行） 5、原电池形成条件--- 实验装置 能否构成原电池 结论 能 不能 能 整个装置应构成闭合电路，导线连接，或直接接触，或形成合金等 ③闭合回路 5、原电池形成条件--- 稀硫酸 Zn Fe ④自发的氧化还原反应 实验装置 能否构成原电池 结论 能 不能 1、自发进行的氧化还原反应 2、反应实质：一般原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应 5、原电池形成条件--- 总结：原电池的构成条件——“两极、一液、一回路、一反应” 注意:没有氧化还原反应,就不可能有原电池，换句话说常温下能自发进行的氧化还原反应,理论上都可以设计成原电池 【思考】 (1)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，插入电解质溶液中就能构成原电池吗？ 答：不一定。构成原电池除具备①两种活泼性不同的金属②电解质溶液③形成闭合回路外，还必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (2)在铜­锌­稀硫酸原电池中，e-由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌吗？ 答：电子不下水，离子不上岸。 A B C D E √ 练习1. 下列哪些装置能构成原电池？ √ F √ 稀硫酸 Zn Fe 稀硫酸 Ag Cu A 稀硫酸 Zn Cu √ Zn H2SO4溶液 G 练习2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)火力发电是将化学能间接转化为电能的过程。（ ） (2)HCl＋NaOH==NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。（ ） (3)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。（ ） (4)原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应。（ ） √ × × √ 练习3 ．如图所示各装置中，不能构成原电池的是(烧杯中所盛液体都是稀硫酸)（ ） D 练习3．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 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 稀硫酸 6.判断原电池正负极方法 26 (1)先判断正负极 Fe Cu CuSO4溶液 负极 正极 (2)写出原电池的总反应(负极与电解质溶液的反应) 总：Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu 负极：Fe －2e- == Fe2+ 正极：Cu2+ ＋ 2e- == Cu (3)将总反应拆分为两个电极反应 7、原电池中电极反应的书写 判断下面原电池的正负极，然后分别写出正负极的电极反应？ Mg Al 稀盐酸 (1)写出原电池的总反应(负极与电解质溶液的反应) 总：Mg + 2H+ == Mg2+ + H2↑ 负极：Mg －2e- == Mg2+ 正极：2H+ ＋ 2e- == H2↑ (2)将总反应拆分为两个电极反应 【练习】 依据：已知一个氧化还原反应（必须找氧化还原反应），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），氧化剂为电解质溶液中的阳离子（或在正极上被还原）。 步骤：以Zn＋CuSO4ZnSO4＋Cu为例。 8、原电池原理的应用 (1)设计原电池 ①将反应拆分为电极反应 负极反应：Zn－2e－2＋（氧化反应） 正极反应：Cu2＋＋2e－Cu（还原反应） ②选择电极材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属; Zn 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨；Cu或C ③选择电解质 ：一般为与负极反应的电解质；CuSO4溶液 步骤：以Zn＋CuSO4ZnSO4＋Cu为例。 ④画出装置图 连通电路 (2)构成原电池可加快氧化还原反应的速率 反应速率：乙 > 甲 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 C (3)用于判断金属的活泼性强弱 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 当金属作为原电池的负极时，腐蚀加快； 而作为原电池的正极时被保护，腐蚀速率减慢 钢铁中含有碳，当接触电解质溶液时，可组成Fe-C原电池，钢铁因发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀 保护原理——将被保护的金属作为原电池的正极 例如：用牺牲锌块（作负极）的方法来保护船身（作正极） 船身上装锌块 (4)用于保护金属材料 1. 什么类型的化学反应可设计成原电池？ 2. Zn和稀H2SO4制H2时，为加快反应常加入少量CuSO4溶液，为什么？ 3. 意大利解剖学和医学教授伽伐尼，在一次解剖青蛙的实验中意外发现，当用两种不同金属材质的解剖刀同时触碰青蛙腿时，蛙腿会发生痉挛。 理论上讲，常温下可自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池。 Zn与CuSO4溶液发生置换反应，产生的Cu附在Zn表面构成原电池加快反应速率。 两种不同的金属解剖刀触碰时与青蛙体液可构成原电池产生电流对青蛙神经有刺激作用。 思考 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)火力发电是化学能间接转化为电能的过程(　　) (2)HCl＋NaOH==NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池(　　) (3)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转(　　) (4)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌(　　) (5)原电池中阳离子向正极移动(　　) (6)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子(　　) √ √ × × × × 练习 2、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________(填电极名称)，判断依据____________________；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2＋移向________(填“Cu”或“X”)电极 (2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据______________________；铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。 (3)若X为Fe，Y为浓硝酸，则Cu为________(填电极名称)，铜电极可能观察到的现象是________________________________；X电极的名称是________________ 负极 锌的活泼性比铜强 正极 Cu 正极 铜的活泼性比银强 负极 X 负极 铜电极逐渐溶解，溶液变蓝 正极 3．下列装置中能够组成原电池的是________。 ④⑥⑦⑨ 解析：构成原电池的条件缺一不可：①②缺少一个电极；③中电极相同；⑤中酒精为非电解质；⑧中不能形成闭合回路。 Lavf58.19.101 $