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

第一节 化学反应与能量变化 第二课时 化学反应与电能 第六章 化学反应与能量 学习目标 1min 1. 认识化学能与电能之间转化的实质 2. 掌握原电池的概念、原理和构成条件 3. 学会正确书写简单化学电源的电极反应式 自学指导 8min 阅读课本P36-37页，《步步高》P41-43 思考 什么是原电池？构成一个完整的原电池需要满足哪些条件？ 在原电池中，如何判断正、负两极？两极上分别发生什么反应？ 原电池工作时，电子和溶液中的阴、阳离子分别向哪一极移动？ 原电池在生产生活中有哪些实际应用？请举例说明。 基础课时6 氧化剂和还原剂 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 基础课时落实 1 2 4 学习效果·随堂评估自测 3 自学检测 3min 大本P51 1.判断正误 (1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键 (2)原电池的电极材料必须是金属 (3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同 (4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液流回锌 × √ × × 新课导入 生活中我们离不开很多东西。我们离不开水，离不开粮食，当然，我们也离不开电，如： [思考]那么，电的来源有哪些呢？ 获取电源的途径 太阳能发电 风力发电 核能 地热能发电 水力发电 生物质能 潮汐能发电 火力发电 化学反应与电能 教师点拨 25min 2015年我国发电总量构成图 日常使用的电能主要来自火力发电 其次来自水力发电 火力发电工作原理动画示意图 化学反应与电能 火电站工作原理 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽轮机 机械能 发电机 电能 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 煤炭 化学能经过一系列能量转化过程,间接转化为电能 火力发电的化学深层本质分析 火力发电 将化学能经一系列能量转化为电能 过程 燃烧 氧化还原反应 关键 本质 氧化剂与还原剂之间发生电子的转移 本质 旧键断裂和新键形成、体系能量变化 引起 [思考]如何将化学能直接转化为电能？ 实验一：将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象 实验二：用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 实验三：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 实验探究 基于宏观视角认识Zn-Cu原电池的形成过程 化学反应与电能 Zn Cu 稀H2SO4 Zn Cu 稀H2SO4 实验现象 结 论 实验一 实验二 实验三 锌片不断溶解,铜片上有气泡产生,电流计指针偏转 锌片表面有气泡,铜片表面无气泡 铜片表面有气泡 ①锌与稀硫酸反应， 铜不与稀硫酸反应； ②导线中有电流通过，装置中化学能转化为电能。 结论：化学能可以直接转化为电能 通过氧化还原反应，使电子转移在一定条件下形成电流，把化学能直接转化为电能的装置，叫做原电池 由元素守恒，H2来自于H+ Cu上H2是如何产生的？ 由化合价，H+得电子变成H2 反应式为:2H+ + 2e- =H2↑ 哪个物质失电子？ 由化合价，Zn失电子生成Zn2+ 反应式为：Zn - 2e－=Zn2+ 电子经导线，从负极到正极 电流计指针偏转了 H+如何变成H2的 基于微观视角了解Zn-Cu原电池的基本原理 通过氧化还原反应，使电子转移在一定条件下形成电流，把化学能直接转化为电能的装置，叫做原电池 原电池 1. 概念： 2. 构成条件： 以锌铜原电池为例 ① 需要一个自发进行的氧化还原反应 ② 需要两个活泼性不同的电极 ③ 需要电解质溶液（往往是氧化剂） ④ 需要构成闭合回路 ✷两极一液一回路，负极氧化失电子 大本P39 稀硫酸 锌片 铜片 Zn-2e－=Zn2+ 氧化反应 负极 发生溶解 2H++2e－=H2↑ 还原反应 正极 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：__________________ 3. 工作原理 Zn+2H+=Zn2++H2↑ ✷电子不下水，离子不上岸 ✷外电路导电子，内电路导离子 化学反应与电能 如何确定正负极？ 正极：2H+ + 2e- =H2↑ 负极：Zn - 2e- = Zn2+ ✷失电子，电子流出，发生氧化反应的一极是负极， 得电子，电子流入，发生还原反应的一极是正极 ✷阳离子移向正极，阴离子移向负极 正正负负 - + ✷4. 原电池正、负极的判断方法 ①从电极材料： ②从电极反应现象： ③从外电路电子流动方向： ④从电极反应本质： 一般 相对较活泼金属——负极 相对较不活泼金属——正极 一般 溶解的一极——负极 有气泡产生或质量增加的一极——正极 电子流出的一极——负极 电子流入的一极——正极 被氧化的一极——负极（发生氧化反应） 被还原的一极——正极（发生还原反应） 总结 大本P39 Cu Zn A H+→ →Zn2+ H2↑ e- → － + C Zn A H+→ →Zn2+ H2↑ － + e- → Fe Zn A H+→ － + e- → H2↑ →Zn2+ 装置中铜的作用？能否用其他物质代替？ 将锌片换成铜，能形成原电池吗？ 用酒精代替稀硫酸能形成原电池吗？ 思考 导体。可用石墨等代替。 不能，因无自发进行的氧化还原反应。 不能。酒精不导电。 原电池 Cu Zn A Cu2+ → 增重 →Zn2+ e- → － + CuSO4 [思考]判断下列原电池的正负极以及电子、离子的流向？ 5. 原电池电极反应式的书写 原电池 电极反应：在各电极上发生的失去或得到电子的化学反应 本质:氧化还原反应 以铜锌原电池为例 ✷负极（失电子）： 还原剂-ne-=氧化产物 总反应式： Zn + 2H+=Zn2+ + H2↑ （正、负极反应式之和） ✷正极（得电子）：氧化剂+ne-=还原产物 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e- =H2↑ ✷易错点：原电池工作时正负极转移的电子是一致的 （正极负极反应一起出现时要一样，单个电极不强调） 电极反应方程式书写的方法-从总离子方程式分析 Zn + 2H+=Zn2+ + H2↑ ①写总式找出发生氧化反应、还原反应的物质及其产物 被氧化：Zn 产物Zn2+ 被还原：H+ 产物：H2 ②列式子，留出电子的空间 Zn →Zn2+ 2H+ →H2 ③补充得失电子，具体数值可从总式升降价得出 Zn + 2H+=Zn2+ + H2↑ 升降总数：2e- Zn -2e- =Zn2+ 2H+ + 2e- =H2 电极反应方程式书写的方法-从电极参与反应的离子与生成物分析 ①分析得出正负极 Cu Zn A CuSO4 Zn是负极；铜是正极 负极失电子，正极得电子 ②找出正负极的反应物、生成物并列式 负极：反应物Zn 生成物Zn2+ 正极：反应物Cu2+ 生成物Cu Zn -2e- =Zn2+ Cu2+ + 2e- =Cu ③检查正负极的电极方程式转移电子是否一致 易得电子的物质： Fe³⁺ ＞ Cu²⁺ ＞ H⁺(酸) ＞ Fe²⁺ ＞ Zn²⁺ ＞ H2O (中性 / 碱性) ＞ Al³⁺ ＞ Mg²⁺ 易失电子的物质： S²⁻ ＞ I⁻ ＞ Br⁻ ＞ Cl⁻ ＞ OH⁻ ＞ 含氧酸根 Mg ＞ Al ＞ Zn ＞ Fe ＞ Sn ＞ Pb ＞ H₂ ＞ Cu ＞ Hg ＞ Ag 练一练 铁 — 铜原电池，电解质为稀盐酸 写出：负极反应、正极反应 镁 — 铜原电池，电解质为稀硫酸 写出：负极反应、正极反应 银 — 铜原电池，电解质为硝酸银溶液（AgNO3） 写出：负极反应、正极反应 自学检测 3min 1.判断正误 (1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键 (2)原电池的电极材料必须是金属 (3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同 (4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液流回锌 × √ × × 例“Mg­NaOH溶液­Al”形成的原电池中，负极是什么物质？负极电极反应式如何书写？ 原电池工作原理的三个应用 (1)比较金属活动性 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。 总：2Al＋6H2O＋2NaOH=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 负极(Al)：Al-3e-＋4OH－=[Al(OH)4]－ 正极(Mg)：2H2O +2e-=H2↑＋2OH－ 2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑ ✷特例:Mg­NaOH溶液­Al原电池中，负极是较不活泼金属Al，正极是较活泼金属Zn 原电池 原电池工作原理的三个应用 （2）增大氧化还原反应的速率 一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快。 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，使反应加快。 [例]锌和稀 H2SO4 反应时，若加入少量 CuSO4溶液，Zn 与 CuSO4 反应生成 Cu，形成 Zn | 稀硫酸 | Cu 原电池，加快产生H2的速率。 Zn2+ H+不易靠近锌表面 原电池 原电池工作原理的三个应用 (3)设计原电池 [例]根据反应：Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4，设计简单原电池装置图(注明电极材料和电解质溶液) 原电池 原电池工作原理的三个应用 (3)设计原电池 选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。 负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料； 正极材料一般活泼性比负极弱，也可以是能导电的非金属。 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极材料反应。 (2)简易电池的设计与制作 如水果电池的设计，材料：Zn片、Cu片、导线、水果 、电流计。 2、判断正误 (1)原电池中，负极材料的活动性一定强于正极材料的活动性 (2)只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池 (3)原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻 (4)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应 × × × × 燃料电池 燃料电池 自学检测 3min 当 堂 训 练 5 min 3. 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。 负极 锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强) 正极 Cu (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。X电极上的电极反应式为_______________。 正极 铜的 活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强) 负极 X Ag＋＋e－===Ag 4.现有如下两个反应： A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 (1)根据上述两反应的本质，____(填字母)反应能设计成原电池，其原因是___ _____________________________________________________________。 B A 为非氧化还原反应，没有电子转移；B为氧化还原反应，有电子转移 (2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。 ①写出电极反应式及反应类型： 负极：________________，__________； 正极：____________________，_________。 Cu－2e－===Cu2＋ 氧化反应 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 还原反应 ②若导线上通过2 mol电子，则负极质量减轻____g。 64 5.(2024·广西钦州高一段考)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 大多数的置换反应是放热反应 (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 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 mp4creator 1.6.1d $