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

新人教版 化学 必修2 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第2课时 化学反应与电能 1.借助原电池装置和原理的学习，体会化学能到电能的直接转化，提高模型认知能力 2.掌握原电池的构成条件及工作原理，能正确判断原电池的正负极 3了解原电池工作原理的应用，并能设计简易原电池 教学目标 我们可以利用的新能源有哪些？教室中的灯泡又为什么能照明呢？ 太阳能 风能 地热能 海洋能 氢能 新课导入 “电”对我们的生活有多重要呢？ 电灯 充电公交汽车 生活供电 家用电器 智能手机 我们的生活很难离开电力 那么电是从哪里来的呢？ 新课导入 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 新课导入 我们日常使用的电能主要来自火力发电。你知道如何转化的吗？ 2023年我国电力生产量构成图 新课导入 一、火力发电 1.火力发电原理 化学能(燃料) 热能 机械能(涡轮机) 电能 燃烧 蒸汽 发电机 直接 能量的转化效率并不是100%，转化次数越多能量损失越多 一、吸热反应和放热反应 2.火力发电的弊端 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 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？ 思考1.电流是如何产生的 带电粒子的定向移动形成电流 物理上规定：电流的方向，是正电荷定向运动的方向电流运动方向与电子运动方向相反。 复习旧知 思考2.氧化还原反应的定义 有电子转移的反应。失去电子的反应是氧化反应，得到电子的反应是还原反应。氧化反应和还原反应同时发生，缺一不可 新课讲授 现实社会，把卖货和买货分开就可形成物流，如果能把氧化反应和还原反应分开进行不就得到了电流吗？ 卖 家 买 家 物 流 在氧化还原反应中，氧化反应和还原反应能够分开进行吗？ 思考讨论 二、原电池 【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 二、原电池 【实验6-3】 序号 实验步骤 实验装置 现象 结论或解释 Ⅰ 将锌片、铜片插入 盛稀硫酸的烧杯中，观察现象。 Ⅱ 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 Ⅲ 用导线在锌片和铜片间串联一个电流表G ，观察电流表指针是否偏转。 铜片（锌片）上有气泡，电流计指针偏转 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 Cu Zn 稀H2SO4 Cu Zn 稀H2SO4 Cu Zn 稀H2SO4 锌片表面有气泡，铜片表面没有气泡 锌片、铜片表面都有气泡 Zn+2H+ = Zn2++H2↑，铜与稀硫酸不反应 锌失去电子，经导线流向铜片，H+在铜片上得到电子还原成H2 二、原电池 【实验6-3】 序号 实验装置 现象 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 铜片（锌片）上有气泡，电流计指针偏转 Cu Zn 稀H2SO4 Cu Zn 稀H2SO4 Cu Zn 稀H2SO4 锌片表面有气泡，铜片表面没有气泡 锌片、铜片表面都有气泡 1.实验Ⅲ电流表指针偏转的原因，产生电流的原因？ 像实验Ⅲ这种装置就叫原电池 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 指针偏转 3.实验Ⅰ和实验Ⅲ中能量转化形式有什么不同的？ Cu Zn 稀H2SO4 Cu Zn 稀H2SO4 化学能 热能 化学能 电能 2.实验Ⅲ锌片为什么会溶解？铜片上为什么有气泡？ 思考讨论 二、原电池 1.原电池的概念 将化学能直接转变为电能的装置 稀硫酸 锌片 铜片 本质 自发进行的氧化还原反应。 氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行 电极 电子流入的一极，发生还原反应 负极 正极 电子流出的一极，发生氧化反应 思考：电子能不能在溶液中自由移动？导线和溶液中的导电微粒相同吗？原电池的工作原理又是怎么样的？ 二、原电池 2.工作原理 稀硫酸 锌片 铜片 Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 负极 锌片溶解 2H++2e－=H2↑ 还原反应 正极 铜片上产生气泡 外电路 内电路 负极 沿导线 正极 正极 沿导线 负极 电子流向： 电流方向： 阳离子 正极 阴离子 负极 原电池总反应：_____________________ 注意：电子不下水，离子不上岸 Zn+2H+=Zn2++H2↑ ①电极材料 实验装置 能否构成原电池 结论 能 能 不能 1.一般是活动性不同的2种金属 或 金属+能导电的非金属 2.一般较活泼的金属作负极；较不活泼的金属、石墨等作正极 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 稀硫酸 Zn Zn 稀硫酸 Zn Cu 稀硫酸 Fe C 思考讨论 ②电解质溶液 实验装置 能否构成原电池 结论 能 能 不能 电极材料均浸入的是电解质溶液或熔融的电解质 稀硫酸 Zn Cu 酒精 Zn Cu CuSO4 Fe Cu 一般 原电池的负极和电解质溶液发生氧化反应 思考讨论 ③闭合回路 实验装置 能否构成原电池 结论 能 不能 整个装置应构成闭合电路，导线连接或直接接触 能 稀硫酸 Zn Cu 稀硫酸 Zn Cu Zn Cu 稀硫酸 稀硫酸 思考讨论 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反应 硫酸铜 Cu 稀硫酸 Zn Cu Ag 思考讨论 二、原电池 3.构成条件 必须存在自发的氧化还原反应 两极 两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属) 一液 两极之间填充电解质溶液(或熔融电解质) 一线 必须形成闭合回路 一反应 − + e− 1、在如图所示的8个装置中，属于原电池的是(　 　)   A.④⑦ B.③④⑤ C.②④⑧ D.①⑤⑥ A 典例剖析 二、原电池 4.电极反应式的书写 (1) 列物质，标得失 遵循电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒 (3) 两式加，验总式 (2) 看环境，配守恒 难写的电极反应式=总反应式 - 易写的电极反应式 根据电极反应判断电极反应物与产物，找出得失电子数目 保证电极产物在所处电解质环境中能稳定存在，如碱性介质中生成的H+应和OH-结合写成H2O。 负极：还原剂-ne-=氧化产物 正极：氧化剂+ne-=还原产物 二、原电池 5.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 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 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 电解质溶液 负极 正极 e－沿导线传递，有电流产生 Zn Cu 不断溶解 阳离子移向 H2SO4 A 电流方向 电流流向 电流流出 电极反应： 负极：Zn - 2e- =Zn2+ 正极：Cu2+ + 2e- =Cu 总反应：Zn + Cu2+ =Cu + Zn2+ 2.判断正负极，标出电子和离子移动方向，写出电极反应式和总反应式 Cu2+ e- 典例剖析 二、原电池 6.原电池原理的应用 (1)比较金属活泼性 原电池中，一般金属活动性顺序：负极>正极 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu …… 实验 装置       部分实 验现象 a极质量减少； b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动顺序是： d＞a＞b＞c 稀硫酸 b c b a 硫酸铜溶液 A c d 稀硫酸 A a d 稀硫酸 A 特例 实际与溶液反应的电极为负极 Cu Fe 浓HNO3 Al Mg NaOH溶液 2Al - 6e- + 8OH-= 2Al(OH)4- 6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH- 负极: 正极: 2Al + 2OH- +6H2O = 2Al(OH)4- +3H2↑ Cu - 2e- = Cu2+ 2NO3- + 2e- + 4H+ = 2NO2↑ + 2H2O 负极: 正极: Cu + 2NO3- + 4H+ = Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O Al作负极 Cu作负极 典例剖析 二、原电池 6.原电池原理的应用 (2)形成原电池加快反应速率 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 例如：在Zn和稀硫酸反应时，由于锌太纯，反应较慢，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。 C 二、原电池 6.原电池原理的应用 (3)设计原电池 设计步骤：定—拆—找—画 ③找：根据氧化还原反应 还原剂找负极、氧化剂找电解质溶液， 正极选择不活泼的金属（能导电的非金属） ④画：连接成闭合回路，画出原电池装置图。 ②拆：将氧化还原反应拆为氧化反应+还原反应。 负极：还原剂-ne-=氧化产物； 正极：氧化剂+ne-=还原产物 ①定：确定一个自发进行的氧化还原反应 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ Zn－2e－==Zn2＋ 2H＋＋2e－==H2↑ Cu或C 稀硫酸 (氧化剂) 二、原电池 6.原电池原理的应用 (3)设计原电池 a.定: 确定氧化还原反应 b.拆：将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应 c.找：选择电极材料及电解质溶液 d.画：画出装置图 电极反应式 材料选择 装置 负极：_________ 正极：_________ 负极：__ 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液： 溶液   以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 Fe CuSO4 Fe－2e－=Fe2＋ Cu2＋＋2e－=Cu 请同学们思考原电池原理是什么？尝试学以致用制作可爱的水果电池 用品：水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。 【问题】结合原电池的构成要素以及原理，思考需要什么样的用品？ 思考讨论 【练习】同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中，对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。 【提出问题】　影响自制电池效果的因素有哪些？ 【查阅资源】　电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。 【实验探究】　Ⅰ.按如图连接水果电池。 Ⅱ.实验记录如下： 序号 电极 电极间距 水果种类 电流表示数(μA) ① Cu—Al 2.0 cm 西红柿 78.5 ② Cu—Fe 2.0 cm 西红柿 70.3 ③ Al—Al 2.0 cm 西红柿 0 ④ Cu—Al 2.0 cm 柠檬 45.7 ⑤ Cu—Al 1.0 cm 柠檬 98.4 ⑥ 石墨棒—Al 1.0 cm 柠檬 104.5 思考讨论 【解释与结论】 (1)实验①②③的目的是_____________________________。对比实验①②③得出结论_________________________________________________。 (2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论，需要对比实验______(填序号)。 对比④⑤得出结论是_____________________________________________。 探究电极材料对电池效果的影响 在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好 ①④ 在其他条件相同时，电极间距离越小，电流越大，电池效果越好 序号 电极 电极间距 水果种类 电流表示数(μA) ① Cu—Al 2.0 cm 西红柿 78.5 ② Cu—Fe 2.0 cm 西红柿 70.3 ③ Al—Al 2.0 cm 西红柿 0 ④ Cu—Al 2.0 cm 柠檬 45.7 ⑤ Cu—Al 1.0 cm 柠檬 98.4 ⑥ 石墨棒—Al 1.0 cm 柠檬 104.5 思考讨论 【反思与探讨】 (3)水果电池中，水果的作用是_____________。 (4)对比实验①②③可知构成水果电池的电极必须具备的条件为________ __________，构成水果电池的其他要素还有_________________________、 _____________、_____________。 (5)水果电池是利用水果中的化学物质和金属发生化学反应而产生电能的一种装置，如将实验①中的西红柿换成硫酸铜溶液，进行实验，电流表示数不为零，Cu片和Al片上发生的电极反应式分别为__________________、_________________，总离子方程式为_________________________。 作电解质溶液 两极金属 活动性不同 能发生自发的氧化还原反应 形成闭合回路 有电解质溶液 3Cu2＋＋6e－===3Cu 2Al－6e－===2Al3＋ 2Al＋3Cu2＋===3Cu＋2Al3＋ 小结：水果电池的电流效果与电极材料、水果的种类有关，另外还与两电极间距离以及电极插入水果的深度等因素有关。 思考讨论 导线 电解质溶液 负极材料 正极材料 电流方向 阳离子方向 阴离子方向 电子方向 自发的氧化还原反应 发生氧化反应 失去电子 发生还原反应 得到电子 传导电子 传导离子 课堂总结 1.下列设备工作时，将化学能转化为电能的是（ ） A B C D         锂离子电池 太阳能集热器 燃气灶 硅太阳能电池 A 课堂练习 2. 下列叙述正确的是（ ） ①原电池是把化学能转化成电能的一种装置 ②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应 ③能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池 ④碳棒不能用来作原电池的正极 ⑤反应Cu＋2Ag＋= Cu2＋＋2Ag可以自发进行 A.①③⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②⑤ A 课堂练习 3. 如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是（ ） A.电子由铜通过导线流向锌 B.该装置是将电能转化为化学能的装置 C.锌电极发生氧化反应 D.电流由锌通过导线流向铜 C 课堂练习 选项 A B C D M 石墨 Zn Fe Al N Ag Ag Cu Al P 稀硫酸 蔗糖溶液 FeCl3溶液 NaOH溶液 3.下列各组材料组成如图装置，电流表指针能发生偏转的是 C 课堂练习 4.某化学兴趣小组设计了一个如图所示的水果电池，下列有关该电池的说法正确的是 A.锌片作正极 B.电子流向：锌片→导线→LED灯→铜片→ 柠檬→锌片 C.铜片上发生还原反应，质量一定增加 D.水果种类会影响LED灯的亮度 D 课堂练习 5.a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线连接两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，H+移向d极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 A.b>a>d>c B.b>d>a>c C.b>a>c>d D.b>d>c>a A 课堂练习 6.某兴趣小组依据反应Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu探究原电池的工作原理，将质量相等的锌片和铜片用导线相连浸入硫酸铜溶液中构成如图1装置。 (1)该反应的能量变化可用图2中的　　　(填“甲”或“乙”)表示。  甲 课堂练习 (2)若断开K，锌片上　　(填“有”或“无”，下同)氧化还原反应发生，导线上　　　电流产生。 有 无 (3)连接K，锌片上的电极反应式为　　　　　　　。2 min 后测得锌片和铜片之间的质量差为1.29 g，则导线中通过电子的物质的量为　　　mol。 Zn-2e-===Zn2+ 0.02 课堂练习 新人教版 化学 必修2 第六章 化学反应与能量 谢谢观看 Lavf58.46.101 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.0.1 $