6.1.2化学反应与电能 课件2026-2027学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

该高中化学课件聚焦“化学反应与电能”，核心围绕原电池的概念、原理、构成条件及应用展开。从生活中电的来源切入，分析火力发电能量转化弊端，通过锌铜稀硫酸原电池实验探究，构建从能量转化到装置原理的学习支架。 其亮点在于以科学探究与实践为核心，结合实验6-3及水果电池制作，培养学生科学思维。通过问题驱动引导学生从宏观现象到微观本质分析，渗透化学观念中的能量转化，提升科学探究能力。教师可利用实验案例和应用实例，帮助学生深化理解，提高教学效率。

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 电是从哪来的？ 我们的生活很难离开电， 火力发电 核电站 水力发电 风力发电 太阳能发电 地热发电 电是从哪来的？ 你知道吗？ 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？ 你知道吗？ 火力发电的原理 蒸汽 化学能(燃料) 燃烧 发电机 热能 机械能(涡轮机) 电能 化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。 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 火力发电的化学深层本质分析 火力发电有什么弊端？如何尽量克服这种弊端？ 蒸汽 化学能 (燃料) 燃烧 发电机 热能 机械能 (涡轮机) 电能 弊端： 直接 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？ 问题探究 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？ 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。 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 观察与思考 (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】 实验探究 实验一 锌片表面有气泡， 铜片无明显变化 放热 原因是与金属活动性顺序有关。 实验二 铜表面出现大量气泡，锌表面也有气泡。 实验三 铜片上：有气泡 锌片上：逐渐溶解 电流表：指针偏转 电流表指针发生偏转，说明导线中有电流产生 实验探究 稀硫酸 Cu片上气泡是何气体？ 2H＋＋2e－＝H2↑ H＋所需的电子从何而来？ Zn－2e－＝Zn2＋ 总反应方程式 Zn＋2H＋＝Zn2＋＋ H2↑ 感受•理解 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。 电子在导线中定向运动产生电流。 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 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 问题探究 1.原电池 （1）概念：将化学能直接转变为电能的装置 A Zn Cu SO42－ H+ H+ e－ I 正极 负极 负极：电子流出的一极，发生氧化反应； 正极：电子流入的一极，发生还原反应。 发生氧化还原反应 【重点概念】原电池有何电极？ 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 （2）本质： 问：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？ 问题解决 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↑ (3)原电池工作原理 整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流 问题解决 负极 正极 失e-,沿导线传递 电解质溶液 阴离子 阳离子 氧化反应 还原剂-ne- = 氧化产物 还原反应 氧化剂+ne- = 还原产物 电流 电极反应式 电子导体 离子导体 电子岸上走 离子水中游 感受•理解 (3)原电池工作原理 温馨提醒 原电池中电极的两种叫法 1.一般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） 2.一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 【思考】判断以下装置能否形成原电池？ 观察与思考 Zn Zn 稀硫酸 Zn Fe 稀硫酸 Fe Cu 稀硫酸 Mg Cu 稀硫酸 原电池的构成条件： ①电极材料： ②电解质溶液 电极材料均浸入的是电解质溶液,或熔融的电解质 【思考】判断以下装置能否形成原电池？ 观察与思考 原电池的构成条件： ③闭合回路 整个装置应构成闭合电路，导线连接，或直接接触 【思考】判断以下装置能否形成原电池？ 观察与思考 原电池的构成条件： 硫酸铜 稀硫酸 Zn Cu 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 ④自发的氧化还原反应 【思考】判断以下装置能否形成原电池？ 观察与思考 原电池的构成条件： 稀硫酸 Ag Cu A 原电池的构成要素 核心灵魂：自发的氧化还原反应 躯壳装置： ①两个电极做正负极（金属与金属、金属与非金属） ②电解质 (溶液或者熔融) ③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 负极：活动性较强的金属作负极，失电子，发生氧化反应 正极：活动性较弱的金属或能导电的非金属（如：石墨） 作正极，得电子，发生还原反应。 ——自发两极一液成回路 原电池正负极判断方法 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 考考你的智慧 Mg − 2e− = Mg2+ 2H+ + 2e− = H2↑ 负极: 正极: 总反应式: Mg + 2H+= Mg2+ + H2↑ 2Al − 6e− + 8OH− = 2[Al(OH)4]− 6H2O + 6e− = 3H2↑ + 6OH− 2Al + 2OH− + 6H2O =2[Al(OH)4]− + 3H2↑ 稀硫酸 Mg Al A 氢氧化钠溶液 Mg Al A Al / NaOH / Mg 1.请判断下列装置是否能形成原电池？如果是，请标出正负极，并写出 正负极的电极反应式和总反应。 思考﹒ 运用 成功体验 “科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如图所示。下列说法正确的是 A．Mg片做电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的Cl－向石墨片移动 【详解】A．镁为活泼金属，做电池的负极，失去电子发生氧化反应，A错误；B．溶解在食盐水中的氧气在石墨电极得到电子，发生还原反应，B正确；C．原电池将化学能转化为电能，小汽车将电能通过发动机转化为动能，C错误；D．溶液中的阴离子Cl－向原电池中负极镁片移动，D错误； B 01 02 03 ①金属或非金属(C，作导体) 两个电极（电子导体） ①不一定为溶液，也可为熔液 电解质（离子导体） 形成闭合回路 ②金属不一定参与电极反应 ③相同金属或非金属 ②不一定是液体，也可为固体 ③不一定参加反应，可是O2反应 溶液中有离子移动 原电池构成条件 课堂小结 原电池的应用 1. 制作化学电源 心脏起搏器是一种植入于体内的电子治疗仪器， 通过脉冲发生器发放由电池提供能量的电脉冲， 通过导线电极的传导，刺激电极所接触的心肌， 使心脏激动和收缩，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目的。 理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池 思考﹒ 运用 1.依据 已知一个氧化还原反应，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(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 2.设计思路 (1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。 (2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应。 还原剂－ne－== 氧化产物(负极，氧化反应)； 氧化剂＋ne－== 还原产物(正极，还原反应)。 (3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性较弱的的金属或能导电的非金属。电解质溶液一般要能与负极发生反应，可参照总反应式选择电解质溶液。 (4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 原电池的应用 1. 制作化学电源 原电池的应用 例：铁及铁的化合物应用广泛，如 可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和 外伤止血剂等。 1. 制作化学电源 （1） 写出 溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：__________________________。 （2） 若将（1）中的反应设计成原电池，请在 方框内画出原电池的装置图，标出正、负极， 并写出电极反应。 正极反应：____________________________； 负极反应：____________________________。 （或 ） 设计原电池 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 请根据反应 2Fe3+ + Fe = 3 Fe2+设计原电池 （负极）Fe 原电池的应用 1. 制作化学电源 电极反应——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 温馨提醒 原电池的应用 2. 比较金属的活动性顺序 原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性较弱的金属为正极 活动1 有、、、 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 ______________ _______________ ____________ _____________ 部分实验现象 极质量减小， 极质量增大 极有气泡产生， 极无明显变化 极有气泡产生， 极溶解 电流从 极流向 极 由此判断这四种金属的活动性顺序： [答案] 。 原电池的应用 2. 比较金属的活动性顺序 原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性较弱的金属为正极 A Cu Fe 浓硝酸 【注意】比较金属活泼性时，还要考虑电解质溶液的类型 A Al Mg NaOH溶液 - + - + Al - NaOH - Mg Al - 稀H2SO4- Mg Fe - 浓HNO3- Cu Fe - 稀HNO3- Cu - + - + + - + - 实验室制取氢气时，常在稀硫酸中加入少量的硫酸铜溶液，其目的是什么？ H＋ H＋ 提示：装置乙产生H2的反应速率快。 装置甲中，氧化反应和还原反应都在Zn表面进行，生成的Zn2＋排斥H＋，使H＋越来越难靠近Zn表面得电子。 装置乙构成了原电池，氧化反应和还原反应分别在两个不同区域进行，Zn失去的电子沿导线聚集在Cu棒上，溶液中H＋非常容易靠近Cu表面得电子生成H2，因此反应速率加快。 原电池的应用 原电池的应用 3. 加快氧化还原反应速率 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行， 使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。 【实例】 (1)实验室常用粗锌和稀硫酸反应制取H2，产生H2的速率比纯锌快。 原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率增大。 (2)实验室利用稀硫酸和锌粒制H2时，可加入少量CuSO4 以加快反应速率。 锌与CuSO4反应置换出Cu，锌、铜在稀硫酸溶液中形成原电池，加快锌与酸的反应速率 33 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 原电池的应用 4. 金属防护 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 34 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 交流讨论 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？ 交流讨论 【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 考考你的智慧 【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 考考你的智慧 【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。 考考你的智慧 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 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $