6.1.3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

该高中化学课件聚焦“化学反应与电能”，涵盖火力发电能量转化、原电池构成与原理、化学电源类型及金属腐蚀防护，通过分析火力发电利弊导入，引导学生从能量转化问题过渡到原电池探究，构建“问题-实验-应用”的学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心，结合科学思维与化学观念，如通过锌铜原电池实验分析构成条件，对比化学与电化学腐蚀培养比较能力，联系锂离子电池等实际应用强化物质性质与用途认知。学生能提升探究与知识应用能力，教师可借助丰富案例与练习优化教学。

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 二、化学反应与电能 电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。 二、化学反应与电能 2001年 估计在2050年火电仍居首位 发电总量构成图： 2022年 2024年 2025年 二、化学反应与电能 1、火力发电（P36） 化学能 热能 机械能 电能 燃烧 蒸汽 发电机 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 二、化学反应与电能 思考1：火力发电有何利与弊？ 燃料燃烧转化为电能，社会中应用最广泛、使用最方便。 利 弊 产生二氧化硫和氮的氧化物，导致空气污染，也会造成酸雨，破坏生态环境；会产生二氧化碳，会使地球的温室效应恶化。能量的转化效率较低。 二、化学反应与电能 思考2：如何应对火力发电的利弊？ a、改进火力发电 方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。 b、研究新的发电方式 二、化学反应与电能 电解液(H2SO4) 伏打电堆（Voltaic pile），又名伏打堆，是最早出现的化学电池，是在1800年由意大利物理学家亚历山大·伏打伯爵发明。 伏打电池 二、化学反应与电能 A 断路： 闭合： 二、化学反应与电能 实验操作 实验现象 实验结论 铜片上：无气泡; 锌片上：逐渐溶解，有气泡; 铜片上：有气泡 锌片上：逐渐溶解 电流表：指针偏转 锌与稀硫酸反应生成氢气，而铜不反应 装置中发生反应生成氢气，导线中有电流通过 二、化学反应与电能 2、原电池 电极 电极材料 电极反应 反应类型 总反应 电子流向： 电流流向: 离子流向： 原电池：把化学能转化为电能的装置。 圈 二、化学反应与电能 构成原电池的条件: （1）两种活泼性不同的金属。 一种金属与一种非金属（如石墨）。 也可以两电极都是其他材料。(都必须是导体)。 （3）在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。 （必定是放热反应） （2）两电极都接触电解质溶液（酸、碱、盐） （4）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路。 二、化学反应与电能 2、原电池 把化学能转化为电能的装置。 闭合电路 电极相连 接触电解质溶液 自发的氧化还原反应分两处进行 二、化学反应与电能 正负极及电流电子流向： 负极（–）： 电 子 电 流 是不活泼金属或非金属，进电子 ，本身不反应，是溶液中的阳离子得电子发生还原反应。 正极（+）： 是较活泼金属，一般本身失去电子， 发生氧化反应。 要用到金属活动性顺序表： 注意： 二、化学反应与电能 2、原电池 工作原理： 将氧化还原反应分在两极进行： 正极：还原反应 负极：氧化反应 （-）Zn | H2SO4 | Cu（+） 原电池的表示方法： Zn Cu H2SO4 H2SO4 Zn Zn A 二、化学反应与电能 下列是否构成原电池，如不构成，请说明理由，如构成，请分析电子流向电流流向及对应电极反应式 二、化学反应与电能 下列是否构成原电池，如不构成，请说明理由，如构成，请分析电子流向电流流向及对应电极反应式 Cu Zn 乙醇 A 盐酸溶液 Al Mg A NaOH溶液 Al Mg A 盐酸溶液 含杂质C 的Fe片 盐酸溶液 C Fe A 二、化学反应与电能 下列是否构成原电池，如不构成，请说明理由，如构成，请分析电子流向电流流向及对应电极反应式 NaCl溶液 含杂质C 的Fe片 NaCl溶液 C Fe A 二、化学反应与电能 下列是否构成原电池，如不构成，请说明理由，如构成，请分析电子流向电流流向及对应电极反应式 练习:Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中： ①Cu作____极, ②Fe作____极，电极反应式是： 负极____________；正极_____________；总反应式是_________； 如将稀硫酸改为浓硝酸则： ①Cu作____极, ②Fe作____极，电极反应式是： 负极___________；正极__________；总反应式是_____________； 二、化学反应与电能 练习2：用铜、银和硝酸银溶液设计一个原电池，该原电池的负极是________，负极反应式是__________________。 练习3：A、B、C、D、E五种金属可按如下方式组成原电池 ①A与B和CuSO4溶液组成原电池后，B极上附一层红色的铜。 ②B、C和CuSO4溶液组成原电池时，B的质量逐渐减轻。 ③A、D与CuSO4溶液组成原电池后，电子由D极经导线流向A极。 ④D、E与稀酸组成原电池后，在D极有大量气泡产生。 则五种金属的活动性由强到弱的顺序是 。 二、化学反应与电能 练习4：某原电池的总反应方程式为2Fe3++Fe＝3Fe2+， 不能实现该反应的原电池是（ ） A、正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B、正极为石墨，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C、正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D、正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液 二、化学反应与电能 练习5：在盛水烧杯中，铁圈和银圈紧连处吊一根绝缘细丝，使之平衡（见右图）。沿细丝小心向杯中滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是（ ） A、铁圈上析出大量铜 B、保持平衡状态不变 C、铁圈向下倾斜 D、银圈向下倾斜 二、化学反应与电能 二、化学反应与电能 思考1：该电池可以持续提供稳定电流吗？ 思考2：该如何改进呢？ a、自损耗问题；b、离子浓度富集问题；c、气体及时扩散问题； 二、化学反应与电能 2、原电池 问题a：还原剂Zn与氧化剂H2SO4不直接接触； H2SO4溶液 H2SO4溶液? 隔膜： 阴离子交换膜？阳离子交换膜？ 两边电解质？ 二、化学反应与电能 2、原电池 问题a：还原剂Zn与氧化剂H2SO4不直接接触 H2SO4 溶液 H2SO4 溶液 阴离子交换膜 二、化学反应与电能 盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶，K+和Cl-可在其中自由移动。 2、原电池 问题a：还原剂Zn与氧化剂H2SO4不直接接触 H2SO4 溶液 H2SO4 溶液 盐桥 一种凝胶态的离子导体 盐桥中的离子迁移进入两侧电解质溶液，联通了两侧电解质溶液，从而形成闭合回路。 盐桥的作用：形成闭合回路；平衡两侧的电荷，溶液呈电中性；避免电极与电解质溶液的直接接触，减少电流的衰减。 二、化学反应与电能 2、原电池 双液原电池解决了电池自损耗的问题 二、化学反应与电能 2、原电池 问题b：离子浓度富集问题； 问题c：气体及时扩散或转化； 在设计使用电池时都需要科学处理。 二、化学反应与电能 3、化学电源 判断电池优劣的主要标准： ①比能量：单位质量或单位体积 所能输出电能的多少，单位是 (W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 二、化学反应与电能 3、化学电源 （1）一次电池——锌锰干电池 a、酸性锌锰干电池（P38） 放置不同时间后的普通锌锰干电池 优点：结构简单、价格低廉。 缺点：会发生自放电。 二、化学反应与电能 3、化学电源 资料：碱性干电池增大了正负极间的相对面积，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，锌也变成粉末状，同时采用了反应活性更高的电解二氧化锰粉。 （1）一次电池——锌锰干电池 b、碱性锌锰干电池（P38） 二、化学反应与电能 3、化学电源 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 电极活性物质: Zn粉、高活性电解MnO2 电极材料:增大相对面积 离子导体: 高导电性的KOH溶液 减小电池内阻 加快反应速率 大电流 高电压 （1）锌锰干电池 二、化学反应与电能 3、化学电源 （2）一次电池——银锌电池 原理应用： 二、化学反应与电能 3、化学电源 （3）二次电池——镍镉电池 弊端： 充电： 二、化学反应与电能 3、化学电源 （4）二次电池——镍氢电池 二、化学反应与电能 3、化学电源 （5）二次电池——铅蓄电池 铅酸蓄电池的构造示意图 稀硫酸 二、化学反应与电能 （6）二次电池——锂离子电池 例1：LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为： ，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。下列说法正确的是 A.可加入硫酸以提高电解质的导电性 B.放电时电池内部Li向负极移动. C.充电过程中，电池正极材料的质量减少 D.放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-=LiFePO4 二、化学反应与电能 （6）二次电池——锂离子电池 例2：已知某锂离子电池反应式如下，请书写其放电和充电的电极反应式 二、化学反应与电能 （7）燃料电池(P98) 不变：正极 多变：负极燃料 例：H2—O2燃料电池 稀硫酸 氢氧燃料电池工作原理示意图 二、化学反应与电能 （7）燃料电池(P98) 练习1：CO-O2 练习2：CH4-O2 二、化学反应与电能 （7）燃料电池(P98) 练习3：CH3CH2OH-O2 二、化学反应与电能 （8）燃料电池(P98) 练习4：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，负极充入CO，正极充入空气与CO2的混合气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 又：若燃料为H2，CH4呢？ 三、金属的腐蚀 1、概念：金属或合金与周围接触的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。 2、金属腐蚀的类型 （2）电化学腐蚀： 不纯的金属（或合金）接触到电解质溶液发生原电池反应， 比较活泼的金属原子失去电子而被氧化所引起的腐蚀。 （1）化学腐蚀：金属直接接触强氧化剂而被氧化腐蚀的过程。 三、金属的腐蚀 例：钢铁腐蚀 ① 吸氧腐蚀 ② 析氢腐蚀 思考：铜绿的形成？ 三、金属的腐蚀 化学腐蚀和电化学腐蚀的区别与联系 化学腐蚀 电化学腐蚀 反应本质 反应条件 反应现象 相互关系 金属失电子被氧化 金属与氧化剂直接接触 不纯金属或合金与 电解质溶液接触 无电流产生，常伴随热效应 有微弱电流产生 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 三、金属的腐蚀 金属的防护 1、改变金属的内部结构性能 2、在金属表面覆盖保护层 3、电化学保护法 利用原电池原理，在受保护金属上连接一较活泼金属，使受保护金属作为原电池正极而不被腐蚀。 如：镀锌铁、镀锡铁 $