2024版新教材高中化学第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第2课时化学反应与电能课件新人教版必修第二册

第2课时化学反应与电能素养要求1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能。2．通过原电池的学习，能辨识简单原电池的构成要素，能分析简单原电池的工作原理。3．通过原电池的学习，体会研制新型电池的重要性，体会提高燃料燃烧效率，开发高能清洁燃料的重要性。知识基础·自学·尝试核心素养·合作·探究知识基础·自学·尝试

热机械燃烧2．化学能直接转化为电能——原电池(1)实验探究——【实验6－3】实验装置实验现象实验结论______________锌与稀硫酸________，铜与稀硫酸____________________________参与反应，_____上产生氢气______________该装置将________转化为______锌片溶解，表面产生气泡，铜片上无气泡反应不反应锌片溶解，铜片上有气泡锌片铜片锌片溶解，铜片上有气泡，电流表指针偏转化学能电能特别提示

原电池原理演示实验的注意点(1)实验中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀盐酸，但不能用浓硫酸或硝酸。(2)实验中用到的电极的表面积要大，并且要洁净，实验前最好用酸将锌片和铜片洗几遍，然后用水洗干净。如果锌片和铜片上有杂质，会形成较多的微电池，导致实验现象不明显。锌片应该用纯锌，若用粗锌则锌片上也会产生气泡。

(2)原电池概念：将________能转变为______能的装置。(3)铜锌原电池工作原理(以Cu­Zn­稀H2SO4原电池为例)：电极材料电子转移电极反应式反应类型Zn__________________________________Cu__________________________________电池总反应：____________________。(4)反应本质：原电池反应的本质是__________________。化学电失电子Zn－2e－===Zn2＋氧化反应得电子2H＋＋2e－===H2↑还原反应Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑氧化还原反应【学而思】1.下列装置中能够组成原电池的有哪些？其他不能构成原电池的请分别说明理由。提示：④⑥⑦。①②只有一个电极，③两电极的活动性相同，⑤酒精为非电解质，不能导电，⑧未形成闭合回路。2.判断出如图所示原电池的正负极，并指出电子、电流和溶液中离子的移动方向。

3.某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图实验。写出此电池的负极的电极反应式及总反应的离子方程式。提示：负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，总反应的离子方程式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。二、常见的化学电源1．一次电池——锌锰干电池锌筒石墨棒二氧化锰氯化铵糊不能2.二次电池

铅酸蓄锂离子化学能电能电能化学能氧化还原3．燃料电池燃料氧化剂化学能电能清洁安全高效【学而思】1.结合所学知识判断：干电池与充电电池的本质区别；燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别。

提示：干电池是一次性电池，放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电池，它在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。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外部装备提供燃料和氧化剂等，这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。2．燃料电池当以氢气为燃料时，产物为水；通氢气等可燃性气体的一极为电池的什么极？氢氧燃料电池往往以KOH溶液或硫酸溶液作电解质溶液，两种电解质溶液工作时溶液的pH如何变化？

提示：氢气发生氧化反应，故通H2一端的电极为负极；以氢气为燃料时，产物为水，故碱性环境(如KOH溶液)中pH减小，酸性环境(如硫酸溶液)中pH增大。3．部分心脏病患者需要植入心脏起搏器，一种心脏起搏器以铂和锌为电极材料，依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。该心脏起搏器的负极材料和正极材料分别是什么？写出负极的电极反应式。提示：正极是铂，负极是锌，电解质溶液是人体血液，工作时，负极锌失电子被氧化，负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。[即时练]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)火力发电是化学能间接转化为电能的过程。(

)(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。(

)(3)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。(

)(4)原电池中阳离子向正极移动。(

)(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。(

)(6)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。(

)(7)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。(

)(8)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化。(

)(9)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。(

)√××√×××√×2．对于原电池的电极名称，叙述有错误的是(

)A．发生氧化反应的一极为负极B．正极为电子流入的一极C．有气泡产生的电极为负极D．电流流出的一极为正极解析：有气泡(H2)产生的一极发生还原反应，是正极。答案：C3．锌—铜—西红柿电池装置示意图如图所示，下列说法正确的是(

)A.铜片为正极，发生氧化反应B．锌片上发生还原反应：Zn－2e－===Zn2＋C．该装置将电能转变为化学能D．电子由锌片沿导线流向铜片答案：D4.原电池原理的发现和各种电池装置的发明，改变了人们的生活方式。下列关于如图所示原电池装置的说法不正确的是(

)A．Zn为原电池的负极B．电极质量减小65g时，产生1mol气体C．外电路电流从Zn经导线流向CuD．Cu上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑解析：锌的活泼性强于铜，Zn为原电池的负极，A正确；电池总反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，Zn极减少65g即1mol，产生1molH2，B正确；Zn为原电池的负极，Cu为原电池的正极；外电路电流从Cu经导线流向Zn，C错误；Cu为原电池正极，Cu上氢离子得电子生成氢气，发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，D正确。答案：C5．下列关于充电电池的叙述，不正确的是(

)A．充电电池又叫二次电池B．充电电池可以无限制地反复充电、放电C．废弃的镍镉电池不可以随意丢弃，会污染环境D．较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放解析：充电电池可循环使用，但充、放电次数仍有限制，有一定的使用寿命，B错误；镍镉电池含有重金属离子、酸、碱等，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，故应对废电池进行集中处理，不能随意丢弃，C正确。答案：B核心素养·合作·探究目标1

原电池原理分析例1.如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是(

)

A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．②③④答案：B

特别提示

电池内、外电路中电流的形成外电路中电流的形成靠的是电子的定向移动；内电路中电流的形成靠的是离子的定向移动。要特别注意“电子不下水，离子不上岸”。例2.写出下列原电池的电极反应和总反应(属于离子反应的，用离子方程式表示)。(1)负极：____________________；正极：______________________；总反应式：____________________；(2)负极：______________________；正极：_______________________；总反应式：___________________；(3)负极：_____________________；正极：________________________；总反应式：_____________________。

负极正极电解质溶液(1)铁铜稀硫酸(2)铜银AgNO3溶液(3)H2O2KOH溶液Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Cu－2e－===Cu2＋2Ag＋＋2e－===2AgCu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－2H2＋O2===2H2O解析：(1)铁作负极失2e－，被氧化生成Fe2＋，溶液中H＋得到电子被还原为H2。(2)Cu作负极失2e－，被氧化生成Cu2＋，溶液中的Ag＋得到电子被还原为Ag。(3)氢气从负极通入，失电子被氧化；氧气从正极通入，得电子被还原。因为电解质溶液为KOHL溶液，故负极反应式不能写成H2－2e－===2H＋，而应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。特别提示

书写电极反应的基本规则(1)两极得失电子数目相等。(2)电极反应式常用“===”表示，不用“―→”表示。(3)电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而有固体生成时，由于固体附着在电极上，不必加“↓”。(4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H＋、OH－或H2O。关键能力1.原电池的工作原理(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2．原电池正负极的判断3．电极反应的书写方法(1)原电池正极反应的书写方法书写时总的原则是首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；其次确定该微粒得电子后生成什么物质。如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

[对点练]1．2022年11月30日，神舟十五号载人飞船成功将3名航天员送入空间站，空间站中一种能量储存系统原理如图所示，图中没有涉及的能量转化形式是(

)A．电能转化为化学能

B．太阳能转化为电能C．化学能转化为电能

D．太阳能转化为动能答案：D解析：在装置X中，太阳能电池产生的电能，将水电解生成O2和H2，实现电能转化为化学能，A不符合题意；在太阳能电池板上，太阳能转化为电能，B不符合题意；在装置Y中，O2、H2反应转化为H2O，将化学能转化为电能，C不符合题意；马达工作时，电能转化为机械能，该图中没有涉及太阳能转化为动能，D符合题意。2.如图是用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是(

)A.铜片表面有气泡生成B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D.如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变答案：C3．下列叙述正确的是(

)①原电池是把化学能转化为电能的一种装置②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现④碳棒不能用来作原电池的正极⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现A．①⑤

B．①④⑤C．②③④D．②⑤答案：A解析：原电池是把化学能转化为电能的一种装置，①正确；在发生反应时，原电池的正极要得到电子而发生还原反应，负极要失去电子而发生氧化反应，②错误；铜与稀硫酸不能发生反应，若用铜作负极，碳棒作正极，稀硫酸作电解质溶液，组成原电池，此反应仍然不能发生，③错误；碳棒可以用来作原电池的正极，④错误；可以用铜作负极，碳棒作正极，AgNO3溶液作电解质溶液，组成原电池，此时即可发生反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，⑤正确。A正确。目标2

常见化学电源分析与应用例3.下列有关电池的叙述不正确的是(

)A．水果电池是方便实用的家用电池B．铅蓄电池是一种常用的二次电池C．氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置D．锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄解析：水果电池产生的电流非常微弱且不能连续长时间放电，不能作为家用电池；铅蓄电池是一种常用的二次电池，氢氧燃料电池产物为水，无污染；锌锰干电池工作时，Zn放电被消耗，故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄，B、C、D正确，A错误。答案：A提醒1.燃料电池中，助燃性气体作正极，可燃性气体作负极。2．燃料电池工作不是燃料燃烧，由于该类电池反应与燃料的燃烧反应一致(若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应)，故称为燃料电池。关键能力几种电池的特点名称干电池(一次电池)充电电池(二次电池)燃料电池特点①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用②电解质溶液为胶状，不流动①放电后可再充电使活性物质获得再生②可以多次充电，重复使用①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件②工作时，