课时2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

化学反应与电能同学们，你们能想象一下没有电之后的生活吗？化学能热能机械能电能燃料燃烧蒸气轮机发电机【问题1】根据图示，分析火力发电的能量转化形式是怎样的过程？燃烧（氧化还原反应）是关键火力发电--化学能间接转化为电能缺点:能源危机、污染环境、资源利用率低火力发电的化学深层本质分析火力发电将化学能经一系列能量转化为电能过程燃烧关键氧化还原反应本质氧化剂与还原剂之间发生电子的转移本质旧键断裂和新键形成、体系能量变化引起化学反应的能量能不能直接转变为电能呢？步骤讨论与交流1.将Zn片插入稀H2SO4Zn片上有何现象？2.将Cu片插入稀H2SO4Cu片上有何现象?3.Zn片和Cu片用导线连接(中间接电流表)插入稀H2SO4电流表指针有何变化?说明了什么?探究把化学能直接转变为电能的装置，Zn与稀H2SO4的反应。化学能直接转化为电能需要满足什么条件？（1）物质间的反应必须是氧化还原反应；（2）反应能够自发进行（反应条件与限度）。装置现象解释或结论实验2①锌片：不断溶解，且锌片上有_________②铜片：___________实验3①锌片：不断溶解②铜片：_______，但铜片上产生大量气泡③电流计：指针发生______有______产生，装置中_____能转化为_____能锌是活泼金属能与稀硫酸反应产生氢气；铜不能与稀硫酸反应气泡产生无明显现象不溶解偏转电流化学电ZnH2Cu1.将锌片放入稀硫酸中ZnH2H+Zn2+SO42-总反应:Zn+2H+===Zn2++H2↑

氧化反应:Zn–2e-===Zn2+还原反应:2H++2e-

===H2↑

H+Zn2+SO42-总反应:Zn+2H+===Zn2++H2↑

氧化反应:Zn–2e-===Zn2+还原反应:2H++2e-===H2↑

2.将锌片和铜片同时放入稀硫酸中3.将稀硫酸中的锌片和铜片用导线和电流计连接H2CuH+AZnSO42-问题：铜片上的氢气是如何产生的？还原反应2H++2e-===H2↑铜片:锌片:Zn–2e-===Zn2+氧化反应Zn2+e-e-总反应:Zn+2H+===Zn2++H2

这种把化学能转化为电能的装置叫原电池一、原电池的工作原理外电路：电子定向移动内电路：阴阳离子定向移动思考2：在Zn-Cu原电池中的Cu片换成石墨棒或Pt片，能形成原电池吗？思考1：在Zn-Cu原电池实验中，发现Zn片上也有氢气产生，你认为主要原因是什么？若Zn是纯净的，会产生氢气吗？因为锌不纯，锌里面含有活动性比锌强的金属杂质金属杂质会和锌构成原电池，锌做正极，因此锌上产生气泡。如果是纯锌，那么负极锌上是不会产生气泡的，电子全部转移到了铜上，在铜上氢离子得电子变成氢气可以构成原电池。因为Cu在该原电池中起到的是传递电子的作用，其本身并未参与电极反应，所以把Cu电极换成能导电的石墨电极仍能构成原电池铜-锌-稀硫酸原电池中，铜换成石墨棒能不能产生电流？二、原电池的构成要素1.在水果电池当中，水果的作用是什么？2.制作水果电池的过程中，对电极材料的选择是否有要求？3.在水果电池的制作中，电池有哪些不可或缺的部分？Zn稀硫酸CuAZn酒精CuA导体电解质溶液电子导体离子导体熔融盐固体电解质构成条件之一：电解质溶液（或熔融盐或固体电解质）二、原电池的构成要素Zn稀硫酸CAZn稀硫酸ZnAZn稀硫酸玻璃A构成条件之二：电极材料二、原电池的构成要素构成条件之三：形成闭合回路盐桥的作用：(1)形成闭合回路；(2)平衡电荷，使溶液呈电中性；(3)避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。二、原电池的构成要素构成条件之四：必须存在自发的氧化还原反应二、原电池的构成要素3.电极材料（两种活泼性不同的金属或一种为能导电的非金属）1.自发进行的氧化还原反应2.电解质溶液（或熔融电解质或固体电解质）4.形成闭合回路二、原电池的构成要素√√√判断下列所示装置是否能构成原电池？GZnCuACuSO4溶液

指出该原电池的正负电极，形成的闭合回路中电荷的流动方向，写出两极的电极反应式。e-e-负极(Zn)：Zn–2e－

=Zn2+正极(Cu)：Cu2++2e－

=Cu总反应式：

Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu

判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式电子的流动方向，溶液中离子的运动方向。①②③(×)(×)(√)2H++2e-=H2↑负极：总反应：正极：Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(√)(√)正极：负极：总反应：Fe-

2e-=Fe2+Cu2++2e-=

CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu或Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4负极：正极：总反应：Fe-

2e-=Fe2+2H++2e-=

H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑(√)⑥

AMgFeCuSO4溶液⑦()√负极：正极：总反应：Mg-

2e-=Mg2+Cu2++2e-=CuMg+Cu2+

＝Cu+Mg2+或Mg+CuSO4＝MgSO4+Cu

ACuAgNO3溶液石墨负极：正极：总反应：Cu-

2e-=Cu2+2Ag++2e-=2AgCu+2Ag+

＝2Ag+Cu2+或Cu+2AgNO3＝Cu(NO3)2+2Ag(√)⑧Mg

AlNaOH溶液A(√)⑨负极：2Al-6e－-8OH-===2[Al(OH)4]-

正极：6H2O＋6e－＝6OH－＋3H2↑总反应：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]

+3H2↑负极：Cu-2e-

=Cu2+正极：2NO3-+4H++2e-

=

2NO2↑+2H2O总反应：Cu+4H++2NO3-

=

Cu2++2NO2↑+2H2O或Cu+4HNO3

=

Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

（1)若a、b相连，a为负极。（2)若c、d相连，d上有气泡逸出。（3)若a、c相连时,a的质量减少。（4)若b、d相连，b为正极。例：把a、b、c、d4种金属浸入到稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池，请根据下列信息，判断四种金属的活动性顺序。a>bc>da>cd>b答案：a>c>d>b三、原电池的应用1．比较金属活动性两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。例：锌和稀H2SO4反应时，若加入少量CuSO4溶液或常用粗锌(含Fe、C等)，Zn与CuSO4反应生成Cu，形成Zn|稀硫酸|Cu(杂质)原电池，加快产生H2的速率。三、原电池的应用2．加快氧化还原反应速率在原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液中粒子运动相互间的干扰减少,使反应速率增大。例：铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3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，并写出电极反应式。正极反应式:_________________；负极反应式:______________2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+2Fe3++2e-==2Fe2+

Cu-2e-==Cu2+三、原电池的应用3．设计原电池设计原电池的一般思路总结：(2)找：根据总反应式并结合两个半反应，找出正、负极材料及电解质溶液。①电极材料的选择：选活泼性较强的金属作负极，活泼性较弱的金属或能导电的惰性材料作正极。②电解质溶液的选择：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。(1)拆：将已知氧化还原反应拆分成两个半反应氧化反应：还原剂－ne－

==氧化产物

还原反应：氧化剂＋ne－

==还原产物正极反应式＋负极反应式→电池总反应式例：要保护一个铁制的输水管道，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极，铁制的输水管道作原电池的正极。三、原电池的应用4．用于保护金属将被保护的金属与比其活泼的金属连接。作原电池的正极的金属材料不参与反应1、定义：将化学能转化为电能的装置2、构成条件：①要有自发进行的氧化还原反应

②要形成闭合回路③要有两个电极

④要有电解质溶液3、工作原理：总反应离子方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑负极Zn：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极Cu：2H++2e-=H2↑（还原反应）原电池负极正极e-金属活泼性：

得或失电子：

发生什么反应：

电极现象：

阴离子或阳离子移向：金属活泼性：

得或失电子：

发生什么反应：

电极现象：

阴离子或阳离子移向：较活泼金属较不活泼金属失去电子得到电子氧化反应还原反应金属溶解有气体产生或有固体析出阴离子移向

阳离子移向

导线1.某研究性学习小组设计了能使LED灯发光的装置，如图所示。下列说法不正确的是(

)A．锌片是负极，电子由锌片经导线流向铜片B．氢离子在铜片表面被还原C．锌电极质量减少65g时，铜电极表面析出氢气的体积是22.4LD．装置中存在“化学能→电能→光能”的转化C2.如图所示装置，电流表G指针发生偏转，同时X极逐渐变粗，Y极逐渐变细，Z是电解质溶液，则X、Y、Z应是下列各组中的(

)

A.X是Zn，Y是Cu，Z为稀硫酸B.X是Cu，Y是Zn，Z为稀硫酸C.X是Fe，Y是Ag，Z为稀AgNO3溶液D.X是Ag，Y是Fe，Z为稀AgNO3溶液D3.某科学探究小组为探究电化学原理，设计了如图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论的叙述错误的是(

)A．a和b不连接时，该装置不能形成原电池，铁片上有红色的铜析出B．a和b用导线连接时，铜片为负极，发生的反应为Cu2＋＋2e－

===CuC．无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成D．a和b用导线连接时，溶液中的Cu2＋向铜电极移动B4.下列事实不能用电化学理论解释的是(

)A.轮船水线以下的船壳上装上一定数量的锌块B.银质奖章久置后表面变暗C.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿D.纯锌与稀H2SO4反应滴入少量的CuSO4溶液后反应速率加快B5.由锌片和石墨棒作为电极的原电池，已知电极反应分别是：石墨：2H2O＋O2＋4e－==4OH－，锌片：2Zn＋4OH－－4e－==2ZnO＋2H2O。下列说法不正确的是(

)A.电子从石墨经外电路流向锌片

B.锌片是负极，发生氧化反应C.石墨是正极，发生还原反应

D.该电池将化学能转化为电能A6.下列有关原电池的说法中，正确的是()A.铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中,铝片作负极B.铁片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中,铁作负极C.镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后,前者较易被腐蚀D.将反应2Fe3++

Fe=3Fe2+设计为原电池,可用锌片作负极,铁片作正极，FeCl3溶液作电解质溶液A7.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：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＞aC．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极C8.等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，下图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系，其中正确的是（）ABCDD9.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过