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

第六章 化学反应与能量 第2课时 化学能与电能的转化 第一节 化学反应与能量变化 学习目标 1．借助原电池装置，体会化学能到电能的直接转化。 2．学会书写电极反应式。 3. 学会判断正负极的方法。 4. 知道原电池的应用。 我们在日常生活中离不开电的使用，你能说出生活生产中电能的来源吗？ 火力发电 水力发电 风力发电 核能发电 问题导学： 一、火力发电 化学能 热能 机械能 电能 燃料燃烧 发电机 蒸汽轮机 2. 能量转换： 化石燃料燃烧发生氧化还原反应 ，使化学能转化为热能。 关键 直接？ 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 弊端 1. 火力发电原理： 【思考】电流的实质是什么？ 电荷的定向移动 （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）用导线在锌片和铜片间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转。 稀硫酸 Cu Zn A 二、原电池 【实验6-3】探究原电池的构成及工作原理 实验步骤 实验装置 现象 结论或解释 （1）将锌片和铜片插入盛稀硫酸的烧杯中，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）用导线在锌片和铜片间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转。 锌片逐渐溶解，铜片表面产生气泡，电流表指针发生偏转。 锌片逐渐溶解，表面有气泡，铜片无明显现象。 锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡。 锌与稀硫酸反应产生氢气，铜不能。 Cu Zn 稀H2SO4 Cu Zn 稀H2SO4 Cu Zn 稀H2SO4 锌与稀硫酸反应而溶解，铜片表面产生氢气。 【点拨精讲】 形成原电池，导线中有电流通过。 电极材料 电极上的变化 装置图 负极（Zn） 正极（Cu） 总反应离子方程式： 。 2H+ + 2e- = H2↑ Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 失去电子，发生氧化反应生成Zn2+进入溶液。 1. 原电池的工作原理 反应实质： Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 原电池是如何将化学能转化为电能的呢？它的工作原理是怎样的？ Zn-2e-=Zn2+ 溶液中H+从铜片获得电子，发生还原反应生成氢气。 电子实现了定向移动（负极移向正极），形成了电流。 二、原电池 3.定义： 把化学能直接转化为电能的装置。 化学能 电能 氧化还原反应 4.本质： 自发进行的氧化还原反应！ 思考：原电池由哪些部分组成呢？ 电解质溶液 负极 正极 二、原电池 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 【点拨精讲】 化学能不可能全部转化为电能，有部分转化为热能！ 外电路： 内电路： 阳离子 → 正极 阴离子 → 负极 负极 → 正极 正极 负极 正极 电子e-： 电流I在整个电路中流动： 负极 正极 (导线中） (溶液中） 电子不下水，离子不上岸 离子移动口诀：“正向正，负向负” 这样整个电路构成了闭合回路， 带电粒子的定向移动产生电流。 二、原电池 2. 粒子移动方向 【点拨精讲】 外电路 内电路 【思考】给你以下仪器和试剂，尽可能多的设计原电池： 药品：稀硫酸，蔗糖溶液，铜片，碳棒，锌片（2片）。 仪器：烧杯（或水槽），导线，灵敏电流表等。 A Zn Cu 稀硫酸 A Zn C 稀硫酸 A Zn Zn 稀硫酸 A C Cu 稀硫酸 A Zn Cu或碳棒 蔗糖溶液 Zn H2SO4溶液 A Cu H2SO4溶液 可行 不可行 三、探究原电池的构成条件 A 一般较活泼的金属作负极；较不活泼的金属或非金属等作正极。 ①有两种活泼性不同的金属（或导电的非金属）作电极材料 ②电极材料均插入电解质溶液或熔融的电解质中 ③要形成闭合电路 三、探究原电池的构成条件 如：石墨 注意：非电解质不能导电，如蔗糖溶液、酒精溶液、四氯化碳等。 ④要能自发的进行氧化还原反应 用导线连接，或把两个电极直接接触。 练习题：下列装置哪些可以形成原电池? A A A A A A A Zn Cu Fe Sn Zn Cu Zn Zn Fe 陶瓷 Fe Cu Cu C(石墨) 稀H2SO4 CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4 A B C D Zn Cu A 稀H2SO4 CuSO4溶液 酒精 稀H2SO4 E F G H A B C 电极材料 负极： 正极： 电子流出的一极 电子流入的一极 正负极发生反应的口诀：“负氧正还” （失去电子，发生氧化反应，一般为较活泼的金属） （得到电子，发生还原反应，一般为较不活泼的金属） 四、正负极材料的判断 电流从哪边进，电流表指针就偏向哪一边！ 如图：指电流表针偏向Cu，即Cu片为正极， 因为电流方向由正极流向负极！ ①电极材料 ②反应类型 ③电子流向 ④电极现象 ⑤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 【点拨精讲】 四、正负极材料的判断 1.写出总反应方程式，标出电子转移的方向和数目 2.找出正负极 3.写电极反应式 总反应： 负极： 正极： 负极反应：Zn-2e-=Zn2+ 五、电极反应式的书写 负极： 正极： 锌 铜 正极反应：Cu2++2e-=Cu 【点拨精讲】 电池总反应=正极反应式+负极反应式 总反应式：Cu+4H++2NO3-= Cu2++2NO2 +2H2O 正极：4H++2e-+2NO3-= 2NO2 +2H2O 负极：Cu-2e-=Cu2+ 原电池：是Al作负极 原电池 ：是Cu作负极 思考：是否活泼的金属都作为负极？ 总反应：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 正极反应：6H2O+6e-=6OH- +3H2↑ 负极反应： 2Al-6e-+8OH-= 2[Al(OH)4]- 注意：Fe做负极时，失电子变成Fe2+,不能变成Fe3+! 在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应速率增大。 例：实验室制H2时，由于锌太纯，反应较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率或使用粗锌，这是什么原因呢？ 锌可以和CuSO4反应置换出铜，从而构成了铜锌原电池，加快了反应速率。 1. 加快氧化还原反应的速率 【例1】 下列现象中，不是由于原电池反应造成的是（ ） A．含杂质的锌与盐酸反应比纯锌与盐酸反 应速率快 B．金属在潮湿的空气中易腐蚀 C．纯铁和盐酸反应，如滴入几滴硫酸铜溶 液，则可加快反应速率。 D．纯银器表面变黑 D 五、原电池的应用 【点拨精讲】 【例2】a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。 a、b相连时，电流由a经导线流向b； c、d相连时，电子由d到c； a、c相连时，a极上产生大量气泡；b、d相连时，H+移向d极。 则四种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) A.a>b>c>d B. a>c>d>b C.c>a>b>d D.b>d>c>a 2. 比较金属活动性的强弱 D 五、原电池的应用 原电池中，一般活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属为正极。 3. 设计原电池 提示：先写出正负极电极反应，再选取负极、正极材料、电解质溶液等 （负极）Fe 负极反应: Fe -2e-=Fe2+ 正极反应: 2Fe3++2e-=2Fe2+ 负极材料：Fe 电解质溶液：含Fe3+的可溶性盐溶液 正极材料：比Fe更不活泼的金属或石墨等 五、原电池的应用 【例3】请根据反应 2Fe3+ + Fe = 3 Fe2+设计原电池，你有哪些可行方案? 4. 保护金属 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。 例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与 一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 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 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 阴离子 负极 阳离子 正极 外电路 内电路 e－ I 课堂小结 电流流向： 1. 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 当堂检测 (1) HCl＋NaOH=NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。(　　) (2)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。(　　) (3)在铜­锌­稀硫酸原电池中，电子由锌极通过导线流向铜极，再由铜极 通过电解质溶液到达锌极。(　　) (4)原电池中的两极一定都是金属(　　) (5)原电池中阳离子向正极移动(　　) × × × × √ 2. 判断正误 负极( ): 正极( ): 总反应式: 负极( ): 正极( ): 总反应式: 3. 请在图上标出电子的流动方向和电流方向，并判断正负极，写出电极反应式 和总反应式。 Mg Al Mg－2e - = Mg2+ 2H++2e - = H2↑ Mg+2H+ = Mg2+ +H2↑ Fe Ag Fe－2e - = Fe2+ Cu2+ +2e - = Cu Fe+Cu2+ = Fe2 ++ Cu Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) $