6.1.2 化学反应与电能变化 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 第一节 化学反应与能量变化 课时2 化学反应与电能 你了解吗？ 我们的生活很难离开电，电是从哪来的？ 能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，能源是城市的血液，现代化程度越高对能源的依赖越强。 能源 二级 能源 一级 能源 在自然界现成存在的能源， 如化石燃料（煤/石油/天然气）、水能、太阳能等。 由一级能源转换而成的能源， 如电能、煤气、汽油、液化石油、氢能等。 你了解吗？ 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 课本 P36大本 P40 主要内容 一、火力发电 化学能 热能 机械能 电能 燃料燃烧 蒸汽轮机 发电机 能源利用率低 30%-40% 氧化还原反应 我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电。 其中，化学能间接转化为电能 1. 火力发电的原理 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、污染环境、利用率低 直接转化 课本 P36大本 P40 思考与讨论 一、火力发电 火力发电的化学深层本质分析 要想使氧化还原反应释放的能量直接转化为电能，就要设计一种装置 燃烧 氧化还原反应 氧化剂与还原剂之间发生电子的转移 火力发电 将化学能经一系列能量转化为电能 旧键断裂和新键形成、体系能量变化 过程 关键 本质 本质 引起 思考与讨论 一、火力发电 化学能→电能 干电池 铅蓄电池 锂离子电池 设计一种装置，使反应中的电子转移在一定条件下形电流。化学电池就是这样一种装置。 课本 P36大本 P40 实验探究 二、原电池原理 (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。 【实验6-3】 1.实验探究——锌铜原电池原理 课本 P36大本 P40 实验探究 二、原电池原理 1.实验探究——锌铜原电池原理 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 形成原电池 锌片表面有气泡铜片表面无气泡 Zn+2H+ = Zn2++H2↑铜与稀硫酸不反应 锌片、铜片表面都有气泡 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 课本 P36大本 P40 核心内容 二、原电池原理 2.原电池 ⑴定义：把化学能转化为电能的装置 ⑵本质：有自发的氧化还原反应 3.原电池的工作原理 负极 正极 Zn-2e-=Zn2+ 2H+ +2e-=H2 还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应 氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应 还原剂失去的电子从锌极流出 流入铜极. 经外电路 Zn2+ H+ SO42- 电流方向 电极反应 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ ②正极：2H++2e-=H2↑ 发生还原反应 ①负极：Zn－2e-=Zn2+ 发生氧化反应 课本 P36 大本 P41-42 核心内容 二、原电池原理 3.原电池的工作原理 粒子移动方向 外电路： 电子e-： 负极 → 正极 （正进负出） 电流I： 正极→ 负极 （负进正出） 内电路： 阳离子 → 正极 阴离子 → 负极 “电子不下水，离子不上岸” 负极 正极 整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流。 电子导体 （阳正阴负） 电极判断： 在原电池中，电子流出的一极是负极（如锌片，电极被氧化）， 电子流入的一极是正极（如铜片，H+ 在正极上被还原）。 溶液中无电子通过！ 课本 P37 大本 P41-42 归纳整理 二、原电池原理 原电池装置由哪些部分组成？ 负极 正极 电子导体 离子导体 失电子 氧化反应 得电子 还原反应 e- “阳正阴负” 电流 【思考】如何组成原电池？（形成条件？） 归纳整理 二、原电池原理 负极 正极 失e－ 氧化反应 得e－ 还原反应 正负极得失 电子数相等 课本 P36 大本 P41-42 小本P41 电子不下水！！！ 微判断(1)原电池中电子从负极经过溶液移向正极。(　　) (2)负极失去电子发生氧化反应。(　　) (3)盐酸与氢氧化钠溶液混合放热,故可以设计成原电池。 (　　) (4)锌-铜-稀硫酸原电池中,将铜换成石墨棒也能产生电流。 (　　) (5)原电池中阳离子移向正极。(　　) × √ × √ √ 阳正阴负 归纳整理 二、原电池原理 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 归纳整理 二、原电池原理 设计原电池的基本思路——锌铜原电池 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 【思考】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？ Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑ 探究原电池形成条件 思考探究 二、原电池原理 ？更换电极材料 Zn Cu 稀硫酸 Zn Zn 稀硫酸 Zn Fe 稀硫酸 Fe Cu 稀硫酸 Mg Cu 稀硫酸 活动性不同的金属 Zn 石墨 稀硫酸 Zn 木条 稀硫酸 金属与非金属导体（石墨） 课本 P36 大本 P42 探究原电池形成条件 思考探究 二、原电池原理 ？更换溶液 电极需插进电解质溶液 or熔融态中 课本 P36 大本 P42 探究原电池形成条件 思考探究 二、原电池原理 必须形成闭合回路 硫酸铜 稀硫酸 Zn Cu 电解质溶液(熔液)中有离子的定向迁移 课本 P36 大本 P42 核心内容 4.实验探究原电池形成条件 二、原电池原理 01 02 03 ①活动性不同的金属 两个电极（电子导体） 溶液/熔液 电解质（离子导体） 形成闭合回路 ②金属与非金属导体(石墨) 有离子移动 电极表面发生自发的氧化还原反应（本质） （金属不一定参与电极反应） 课本 P36 大本 P42 归纳提升 二、原电池原理 原电池正负极的判断方法 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or 有气体产生 阴离子移向 阳离子移向 稀硫酸 课本 P37 大本 P42 核心内容 三、原电池原理的应用 在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极进行，使溶液中粒子在运动时干扰减小，使反应加快。 一般地，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性：A＞B（通常，负极溶解，正极有气泡/质量增加） 1.比较金属的活动性强弱 2.加快氧化还原反应的进行 3.用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。 4.设计原电池 例如，Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成锌铜原电池,加快反应进行。 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。 大本 P43 四、电池的设计 应用提升 将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 比Fe活动性弱的金属或非金属都可以 ①依据反应式确定电极材料 Fe Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu 1 × Fe－2e－＝Fe2＋ 氧化反应 负极 Cu2＋＋2e－＝Cu 1 × 还原反应 正极 Cu 课本 P37 大本 P43 四、电池的设计 应用提升 ②判断电解质溶液 Cu2＋＋2e－＝Cu Fe Cu Fe－2e－＝Fe2＋ Cu2＋ Cu2＋ CuSO4溶液 CuCl2溶液 将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 课本 P37 大本 P43 四、电池的设计 应用提升 ③组装电池 将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 CuSO4溶液 CuSO4溶液 Zn 行吗？ × Sn Pb C CuSO4溶液 CuCl2溶液 课本 P37 大本 P43 四、电池的设计 应用提升 Cu Fe CuSO4溶液 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 四、电池的设计 思考再提升 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 简易电池的设计与制作 【目的】 根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。 【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。 【实验】 （1）水果电池 参考图6-8所示水果电池，自选水果及相关 用品，制作水果电池。 （2）简易电池 参考图6-9，制作简易电池，并试验和比较不 同材料作电极的效果。 （3）设计演示原电池的趣味实验 利用发光二极管、电子音乐卡或小电动机等， 设计一个演示原电池的趣味实验（如电压不足，可将几个电池串联起来）。 四、电池的设计 科学探究 课本 P37 小本P42 典例剖析 【例1】在如图所示装置中,观察到电流表指针发生偏转,M棒变粗,N棒变细,P为电解质溶液。由此判断下列M、N、P所代表的物质符合上述情况的是(　　)。 C 小本P42 学以致用 1.如图所示电流表的指针发生偏转,同时A极的质量减小,B极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是(　　)。 A.B极为原电池的正极 B.A、B、C可能分别为Zn、Cu和稀盐酸 C.C中阳离子向A极移动 D.A极发生氧化反应 C 小本P43 典例剖析 【例2】有a、b、c、d四个金属电极,有关的反应装置及部分实验现象如下表所示。 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)。 A.a>b>c>d B.b>c>d>a C.d>a>b>c D.a>b>d>c C 小本P43 学以致用 2.如图所示,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的X、Y两电极。下列说法错误的是(　　)。 A.溶液中S移向Y极 B.若两电极分别为铁棒和石墨棒,则X极为铁棒 C.X极上发生的是氧化反应,Y极上发生的是还原反应 D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y A 电池的发展 1780年 伽伐尼电池 伏打电池 1800年 1826年 丹尼尔电池 订正月考卷，整理典型错题！ 课本P41 T1-7（第三节课对答案，第二天早读抽查） 大本P40 第二课时 余下习题（P46 T4选做，，第二天早读抽查） 小本P17（T6选做） 各班收两本时间↓ 作业 错题本 笔记本 周三晚 周六 33 课时9 T2 2.下列图示的装置属于原电池的是 (　　) A.③④⑤⑥ B.③④⑥⑦ C.③④⑤⑦⑧ D.③④⑤⑥⑦⑧ B 课时9 T3 3.海水电池为探索深海提供了能源保障。一种锂—海水电池以金属锂为负极,石墨为正极,下列关于该电池的描述正确的是 (　　) A.正极上发生氧化反应 B.电流由Li流向石墨 C.Li+由正极向负极迁移 D.电池的总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑ D 迅速确认原电池正负极： 电极材料活泼性 进出物质的价态 电解质中离子的移动方向 根据正负极的反应特点，结合电解质，确定电极和电池反应 课时9 T8 8.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为稀硫酸溶液,则铜电极上的现象为　　　　　　; 溶液中的S移向　　　　(填“Cu”或“Zn”)电极。  (2)若X为银,Y为硝酸银溶液,则电子从　　　　(填“Cu”或“Ag”)电极流出,Ag电极上的电极反应为　　　　　　　　。  (3)若X为Fe,Y为浓硝酸,则X为　　　　极(填“正”或“负”),电池的总反应为　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。  (4)若把反应Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+利用上图设计成原电池,则X为__________ ________________ (填材料的名称),Y为　　　　　　　　(填化学式)。  有气泡产生 Zn Cu Ag++e-===Ag 正 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 银(或石墨 等其他合理答案) FeCl3或Fe2(SO4)3 课时9 T13 13.为了探究原电池的工作原理,某化学学习小组设计了一组实验,其装置如图所示: Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]- Cu-2e-===Cu2+ 小本P17 3.向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加入少量CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是(　　)。 A 小本P17 4.某同学设计了如图所示两个实验装置(图Ⅰ、图Ⅱ中除连接的铜棒不同外,其他均相同),下列有关说法正确的是 A.图Ⅰ中锌棒溶解的速率比图Ⅱ的快 B.图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数 C.图Ⅰ和图Ⅱ中温度计示数相等,且均高于室温 D.图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面 B 小本P17 4.由质量均为10 g的铁片﹑铜片和足量的CuSO4溶液组成原电池装置,经过一段时间后,两电极的质量差变为12 g,则下列说法正确的是(　　)。 A.铁片溶解了6 g B.导线中通过了0.2 mol电子 C.铜片上析出了6 g Cu D.铜片溶解了6.4 g B Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf55.22.103 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 铜 铁 硝酸铁溶液 实验 装置 ① ② ③ ④ 部分实 验现象 a极质量减小,b极质量增加 c极有气体产生,b极质量减小 d极溶解, c极有气 体产生 电流从a极流向d极 $