6.1 第二课时 化学反应与电能 课件-2026-2027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2课时 化学反应与电能 第六章 化学反应与能量 1.认识化学能与电能之间转化的实质 2.理解原电池的概念及工作原理和构成条件 学习目标 你知道的发电方法有那些？ 多样的发电方法 火力发电 水力发电 风力发电 太阳能发电 核能发电 电池供电 日常使用的电能主要来自哪种发电方式？ 火电 74% 水电19% 核电3% 风电3% 其他1% 2015年我国电力生产量构成图 火力发电是什么意思？火力发电原理是什么？ 火力发电 化石燃料 煤堆 锅炉 蒸汽轮机 发电机 电 认真观察以下火力发电简图，说出火力发电过程中的能量转化。 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽轮机 机械能 发电机 电能 煤炭 火力发电过程中，能量转化的关键环节是 。 燃烧 化学能 燃料燃烧 热能 蒸汽轮机 机械能 发电机 电能 煤炭 火力发电 火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中燃烧（氧化还原反应）是关键。 火力发电过程中，能量转化的关键环节是 。 燃烧 1.煤炭是不可再生资源，会造成能源危机。 2.煤炭燃烧会产生空气污染物。 3.转换环节多，能量损耗大，燃料利用率低。 我国煤炭资源丰富，廉价方便。 优点： 缺点： 完成《资》40页 1.火力发电 直接？ （1）将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 实验探究 【实验6-3】 现象： 锌片逐渐溶解，表面产生气泡，铜片表面无变化 （1）将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 实验探究 【实验6-3】 现象： 锌片逐渐溶解，表面产生气泡，铜片表面无变化 写出发生反应的离子方程式并用单线桥表示电子转移的方向和数目 Zn+2H+ === Zn2+ +H2↑ 2e- 此反应中 失去电子，发生 反应； 得到电子，发生 反应； Zn 氧化 H+ 还原 Zn − 2e- == Zn2+ 2H+ + 2e- == H2↑ 还原性比较： Zn H2 Cu 还原性：失去电子的能力（性质） > > 氢离子生成氢气必须得到电子 氧化还原反应中有电子的转移，但是没有产生电流，如果想办法让电子沿着一个方向定向移动就能形成电流，产生电能。 实验探究 【实验6-3】 （2）用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 实验探究 【实验6-3】 （2）用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 现象： 铜片表面产生气泡 H2 铜片上的H2是如何产生的？ Zn − 2e- == Zn2+ 2H+ + 2e- == H2↑ 实验探究 【实验6-3】 （2）用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 现象： 铜片表面产生气泡 H2 铜片上的H2是如何产生的？ Zn − 2e- == Zn2+ 2H+ + 2e- == H2↑ 电子沿导线做定向移动，就能形成电流。我怎么才能证明真的产生电流了？？？用什么样的实验验证一下导线中真的有电流呢？能否改进一下实验，证明电流的存在？连接电流表。。。。。 （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。 实验探究 【实验6-3】 （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。 实验探究 【实验6-3】 现象： 电流表指针发生偏转 结论： 有电流产生，装置中的化学能转化为电能 原电池 把化学能转化为电能的装置 定义： 本质： 有自发的氧化还原反应 上述装置如何将化学能转化为电能的呢？ （偏向铜电极） 完成《资》40页 2.原电池（1）实验探究 H2 A H+ Zn2+ Zn Cu e- e- e- e- 稀硫酸 SO42- H+ e- e- SO42- 锌铜原电池 负极 正极 原电池的电极 e- 电极名称 原电池有两个电极，电极名称分别为负极和正极； 负极 正极 ：电子流出的一极 ：电子流入的一极 负极发生的反应： Zn − 2e- == Zn2+ 电极反应式 正极发生的反应： 氧化反应 2H+ + 2e- == H2↑ 电极反应式 还原反应 如何判断原电池的正负极？ 配合板书：正负极的判断方法 原电池中存在多种带电粒子，这些粒子是如何移动的呢？ 电极反应式：在原电池中，原子或离子在电极上得失电子发生还原或氧化反应的式子。 负极 正极 电池总反应式： Zn+2H+ === Zn2+ +H2↑ 内电路 原电池中带电粒子的移动方向 H2 A H+ Zn2+ Zn Cu e- e- e- 稀硫酸 SO42- H+ e- SO42- 负极 正极 负极 沿导线 正极 正极 沿导线 负极 （电流方向与电子移动方向相反） 阳离子向 极移动 阴离子向 极移动 电子： 电流： 阴离子（SO42-）： 阳离子（H+、Zn2+）： 讲解判断正负极的另一种方法：溶液中的离子移动方向 过度：原电池是将化学能直接转化为电能的装置，原电池有哪些不可缺少的构成呢部分？ 负 正 外电路 锌铜原电池 锌铜原电池中存在哪些带电粒子？ 电子、 SO42-、H+、Zn2+ 原电池的工作原理 完成《资》第40页：（2）、（3）、【思考2】、【总结】 原电池的构成条件 认真观察锌铜原电池，你认为原电池有哪些部分构成。 H2 A H+ Zn2+ Zn Cu e- e- e- e- 稀硫酸 SO42- H+ e- e- SO42- 电解质溶液 锌铜原电池 负极 正极 配合板书：原电池的构成 正极区 负极区 必须存在自发进行的氧化还原反应，氧化反应和还原反应在两个不同的区域进行 H2 A H+ Zn2+ Zn Cu e- e- e- e- 稀硫酸 SO42- H+ e- e- SO42- Zn+H2SO4 === ZnSO4 +H2↑ 负极 正极 配合板书：原电池的构成 原电池的构成条件 不需要外界持续的提供某条件就能发生的氧化还原反应 2H2+O2 ===== 2H2O 点燃 不能自发进行 2KClO3 ======= 2KCl+3O2↑ MnO2 合适的电极材料 必须是导体，可以是金属，也可以是非金属（石墨） 原电池的构成条件 Zn 石墨 稀硫酸 如果两个电极都是金属，两种金属的金属活动性必须不相同 活动性强的金属作负极 活动性弱的金属作正极 如果金属和非金属做电极，金属作负极，非金属作正极 完成《资》第41页： 第2题 合适的电解质溶液（或熔融电解质） H2 A H+ Zn2+ Zn Cu e- e- e- e- 稀硫酸（电解质溶液） SO42- H+ e- e- SO42- 负极 正极 原电池的构成条件 Zn Cu ZnSO4溶液 Zn Cu 酒精 电解质溶液必须能与负极材料发生氧化还原反应 H2 A H+ Zn2+ Zn Cu e- e- e- e- 稀硫酸 SO42- H+ e- e- SO42- 能形成闭合回路 Zn Cu A 稀硫酸 稀硫酸 图2 Zn Cu 稀硫酸 图1 负极 正极 原电池的构成条件 Fe Cu CuSO4溶液 下列装置能否构成原电池，若能构成原电池，写出负极材料和正极材料。 负极： 正极： Fe Cu 负极的电极反应式为： 正极的电极反应式为： 总反应式为： Fe − 2e- == Fe2+ Cu2+ + 2e- == Cu Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu n(Fe) ；n(Fe2+) ；n(Cu) ； n(Cu2+) ；c(SO42-) ；m(溶液) ； 在这个原电池中，随着反应的进行，下列物理量如何变化，用 “变大”、“变小”或“不变”填空，忽略溶液体积的变化。 变小 变大 变大 变小 不变 变小 能 完成《目》第166页，第11题 完成《目》第165页，第3、4题；第166页，第11题 负极判断方法 1.电子流出的一极 2.失去电子的一极 3.发生氧化反应的一极 4.活泼金属一极 5.不断溶解的一极 6.阴离子流向的一极 正极判断方法 1.电子流入的一极 2.得到电子的一极 3.发生还原反应的一极 4.不活泼金属或导电非金属 5.电极增重或不变的一极 6.阳离子流向的一极 与电解质溶液有关 H2 A H+ Zn2+ Zn Cu e- e- e- e- 稀硫酸 SO42- H+ e- e- 负极 正极 原电池正、负极的判断 负极判断方法 1.电子流出的一极 2.失去电子的一极 3.发生氧化反应的一极 4.活泼金属一极 5.不断溶解的一极 6.阴离子流向的一极 正极判断方法 1.电子流入的一极 2.得到电子的一极 3.发生还原反应的一极 4.不活泼金属或导电非金属 5.电极增重或不变的一极 6.阳离子流向的一极 与电解质溶液有关 Mg Al 稀硫酸 Mg Al NaOH溶液 Fe Cu 稀硫酸 Fe Cu 浓硝酸 负 正 负 正 负 正 负 正 电极反应式的书写 Fe Cu CuSO4溶液 Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu 氧化反应 负极 还原反应 正极 Fe − 2e- == Fe2+ Cu2+ + 2e- == Cu Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu 负极： 正极： 总反应： 电极反应式的书写 电极反应式的书写步骤： 分析下列装置，写出电极反应式及总反应的离子方程式。 1.写出自发进行的氧化还原反应的离子方程式（总反应式） 2.确定反应物发生反应的反应类型 3.根据反应类型确定正负极 总反应式： 原子个数守恒 电荷守恒 4.根据正负极反应物及对应的产物书写电极反应式 Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu 氧化反应 还原反应 Fe − 2e- == Fe2+ Cu2+ + 2e- == Cu Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu 负极： 正极： 总反应： 电极反应式的书写 电极反应式的书写步骤： 分析下列装置，写出电极反应式及总反应的离子方程式。 1.写出自发进行的氧化还原反应的离子方程式（总反应式） 2.确定反应物发生反应的反应类型 3.根据反应类型确定正负极 总反应式： 原子个数守恒 电荷守恒 4.根据正负极反应物及对应的产物书写电极反应式 Fe Ag AgNO3溶液 Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu 氧化反应 还原反应 Fe − 2e- == Fe2+ Cu2+ + 2e- == Cu Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu 负极： 正极： 总反应： 电极反应式的书写 电极反应式的书写步骤： 分析下列装置，写出电极反应式及总反应的离子方程式。 1.写出自发进行的氧化还原反应的离子方程式（总反应式） 2.确定反应物发生反应的反应类型 3.根据反应类型确定正负极 总反应式： 原子个数守恒 电荷守恒 4.根据正负极反应物及对应的产物书写电极反应式 Fe C FeCl3溶液 依据氧化还原反应的化学方程式（离子方程式）写出电极反应式。 某原电池总反应式为：Ag + Fe3+ === Fe2+ + Ag+，分别写出负极和正极的电极反应式。 氧化反应 还原反应 负极 正极 某原电池总反应式为： Zn + Cu2+ === Zn2+ + Cu，分别写出负极和正极的电极反应式。 设计原电池 原电池工作原理的应用 原电池的构成部分有哪些？ 1.必须存在自发进行的氧化还原反应，氧化反应和还原反应在两个不同的区域进行 2.合适的电极材料 3.合适的电解质溶液 4.能形成闭合回路 Zn Cu 稀硫酸 负极 正极 锌铜原电池 自发进行的氧化还原反应： Zn+2H+ === Zn2+ +H2↑ 负极电极材料 正极电极材料 电解质 溶液 根据Cu+ 2Fe3+ === Cu2+ +2Fe2+设计出一个原电池装置，并写出电极反应式。 Cu+ 2Fe3+ === Cu2+ +2Fe2+ 氧化 反应 负 极 铜片作 负极材料 负极 区 还原 反应 正 极 正极 区 正极材料 能够导电 还原性比Cu弱 石墨做 正极材料 石墨 Cu 负极 正极 FeCl3溶液 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 1. 自发进行的氧化还原反应2.合适的电极材料 3.合适的电解质溶液 4.能形成闭合回路 含Fe3+的溶液 用石墨、铁片、锌片、铜片、稀硫酸、硝酸银溶液设计原电池。 选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池。 回答下列问题： (1)负极材料 ；正极材料 ；电解质溶液 。 (2)写出电极反应式 正极 ； 负极 。 (3)原电池中电子从 极流出， 电解质溶液中阴离子流向 极(填“正”或“负”)。 铜 银(或碳棒) AgNO3溶液 2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋ 负 (铜) 负 简易水果电池的制作 水果电池 铜片 镁片 图片所示的水果电池中，镁片是电池的 极，铜片是电源的 极，电子由 极出发 经过 流向 极。水果电池中，水果的作用是 。 负 正 负 外电路 正 电解质溶液 加快氧化还原反应的进行 用 Zn 和稀硫酸反应制氢气时，为了使反应加快，常常加入少量 CuSO4溶液，请问这是为什么? Zn 置换出CuSO4中的铜，Zn、Cu、CuSO4溶液构成原电池，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，反应加快。 原电池工作原理的应用 原电池工作原理的应用 比较金属的活动性 A B 电解质溶液 如图，A、B是两种金属单质，在此原电池中，A作负极，则金属活动性A B （填“大于”或“小于”）。 大于 化学电池 干电池 锂离子 电池 镍氢电池 铅酸蓄 电池 研究化学电池的方法 Zn Cu 稀硫酸 Zn + H2SO4 === ZnSO4+H2↑ 稀硫酸 还原剂 氧化还原反应 电极材料 电解质溶液 负极区 失电子 氧化剂 正极区 得电子 负极： 正极： Zn Cu 氧化反应 还原反应 常见的化学电池 锌锰干电池 e- 石墨棒 MnO2糊 NH4Cl糊 锌筒 e- e- e- NH4Cl糊 还原剂 氧化还原反应 电极材料 电解质 溶液 负极区 失电子 氧化剂 正极区 得电子 负极： 正极： Zn 石墨棒 Zn + 2MnO2+2NH4Cl === 2MnO(OH) +Zn(NH3)2Cl2 写出负极电极反应式： 。 Zn - 2e- = Zn2+ 一次电池 电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应不能逆向进行） 教材38页第二段 氧化反应 还原反应 常见的化学电池 锌锰干电池 e- 石墨棒 MnO2糊 湿KOH 锌筒 e- e- e- 湿KOH 还原剂 氧化还原反应 电极材料 电解质溶液 负极区 失电子 氧化剂 正极区 得电子 负极： 正极： Zn 石墨棒 Zn+2H2O+2MnO2 =2MnO(OH) +Zn(OH)2 写出负极电极反应式： 。 Zn-2e-+2OH- = Zn(OH)2 教材38页二段 氧化反应 还原反应 正极电极反应式： 。 MnO2+H2O+e- = MnO(OH)+OH- 2MnO2+2H2O+2e- = 2MnO(OH)+2OH- 完成《资》第43页 1.一次电池 二次电池（充电电池） 阅读教材P38页最后两段，回答下列问题： 1.什么是二次电池（充电电池）？ 2.常见的二次电池（充电电池） 放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态 锂离子 电池 镍氢电池 铅酸蓄 电池 二次电池充电时由 能转化为 能；放电时由 能转化为 能。 电 化学 化学 电 完成《资》第44页 2.二次电池（充电电池）和【思考2】 燃料电池 阅读教材P39页“发展中的燃料电池” ，回答下列问题： 1.燃料电池是一种将燃料（如 、 、 ）和氧化剂（如氧气）的 能直接转化为 能的电化学反应装置。 3.燃料电池的特点有哪些？ 氢气 甲烷 乙醇 化学 电 2.燃料电池中，当以氢气为燃料时，产物为 ;以甲烷为燃料时，产物为 和 。 水 水 二氧化碳 ①反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供 ②燃料电池的能量转化率可以达到80％以上 ③燃料电池供电量易于调节 燃料电池是利用燃料燃烧发电吗？ A H2 O2 负极区 正极区 稀硫酸 Pt电极 负极： 正极： 总反应式：2H2 + O2＝2H2O 2H2 - 4e- ＝ 4H+ O2 + 4H+ + 4e-＝ 2H2O 氢氧燃料电池工作如图所示，写出电池总反应式和电极反应式 A H2 O2 负极区 正极区 NaOH溶液 Pt电极 负极： 正极： 总反应式：2H2 + O2＝2H2O 氢氧燃料电池工作如图所示，写出电池总反应式和电极反应式 本节课程结束，你认真学习了吗？ 感谢使用 1.7.2013 本页为课件结尾致谢页，向学生表达感谢，并引导学生关注作者406100获取更多教学资源。 ‹#› EV录屏5.1.3软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EV录屏5.1.3软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn $