6.1.2 化学反应与电能 课件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6.1.2

化学反应与电能第六章化学反应与能量学习目标1、知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验会说明原电池的工作原理和构成条件2、会判断原电池的正极、负极。1、如果说学会用火让人类告别了饮毛茹血走上了食物链金字塔，那么对电能的使用让人类世界迈入了科技时代飞速发展，那么我们早已习以为常的电能是如何获得了？思考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目前为止，我们日常使用的电能主要来自火力发电，其次来自水力发电一、火力发电火力发电模拟动画—化学能间接转化为电能我国目前电能主要来自火力发电，其次来自水力发电火力发电(火电)是通过化石燃料(如：煤、石油、天然气)燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。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)是使化学能转换为电能的关键。2、能量转换过程化学能热能燃烧蒸汽机械能发电机电能1、火力发电的原理化石燃料加热水燃烧汽化蒸汽推动蒸汽轮机发电机发电带动(1)优点：①我国煤炭资源丰富；

②电能清洁、安全，又快捷方便(2)缺点：①排出大量的温室气体CO2；②有些废气可能导致酸雨，如：SO2；③消耗大量的不可再生能源；④经多次转换，能量损耗大，烟燃料的利用率低。

⑤产生大量的废渣、废水2、火力发电的优缺点？2、能否找到一种装置将化学能直接转化为电能呢？化石燃料燃烧推动蒸汽机加热水蒸气带动发电机化学能

热能

机械能

电能

思考3、如何将化学能直接转变为电能了？①电流是怎样产生的？②什么反应中有电子的(定向)转移？电(离)子定向移动氧化还原反应③写出锌和稀硫酸反应的化学方程式并用单线桥分析电子转移情况。Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑2e-电子转移氧化还原反应(化学能)电流定向转移能量方式转换电能思考化学能直接转变为电能需要氧化还原反应【实验6-3】(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。二、原电池—化学能直接转化为电能1、实验探究实验装置实验现象实验结论Zn稀H2SO4CuZn稀H2SO4CuA锌片：逐渐溶解，有气泡产生；铜片：无明显现象锌片：逐渐溶解铜片：有气泡产生锌片：逐渐溶解铜片：有气泡产生电流表：指针发生偏转Zn稀H2SO4Cu锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应锌与稀硫酸发生反应，铜片上产生H2物质在发生化学反应的同时产生了电流，即化学能转化为电能4、铜片上产生的是什么气体?可如何检验?5、溶液中H+得到的电子是从哪里来?6、Zn失去的电子如何传到了铜片上?思考氢气Zn失去的电子外接导线AZnCuSO42－H+H+e－

实验操作实验现象原因解释(1)Zn片：___________________________Cu片：_______反应的离子方程式：________________________Cu片表面无明显变化的原因：________________________________________________________锌片溶解，表面产生无色气泡无变化Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气实验操作实验现象原因解释(2)Zn片：___________Cu片：_______________锌片溶解锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生表面产生无色气泡(3)Zn片是否溶解：_____Cu片上是否有气泡：_______电流表A指针_____电流表指针偏转说明：______________Cu片上有气泡说明：____________________________________________________________________溶解有气泡偏转导线中有电流

溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出原电池将化学能直接转化为电能的装置叫原电池；原电池的反应本质是自发的氧化还原反应；【注意】只有氧化还原反应才可能被设计成原电池；非氧化还原反应不能2、原电池定义和本质负极(失电子)氧化反应Zn－2e－=Zn2＋正极(得电子)还原反应2H＋＋2e－=H2↑原电池总反应式：

。能量转化：

能转变为

能。Zn+2H+=Zn2++H2↑化学电CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－=Zn2+2H++2e－=H2↑氧化反应还原反应负极正极阳离子阴离子SO42-发生溶解产生气泡原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑电子流向：负极→沿导线→正极电流方向：正极→沿导线→负极外电路内电路阴离子→负极阳离子→正极外电路内电路e－I3、原电池工作原理原电池反应的本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的电极上进行(或使氧化反应和还原反应分别在两个不同区域进行)。（以铜-锌-稀硫酸原电池为例）电极材料电极名称电子转移电极反应式反应类型锌负极_______________________________铜正极________________________________电池反应的离子方程式__________________失电子Zn-2e-=Zn2+氧化反应得电子2H++2e-=H2↑还原反应Zn+2H+=Zn2++H2↑负极：电子流出的一极(失电子)

→正极：电子流入的一极(得电子)

→发生氧化反应发生还原反应电(离)子的流向【电子不下水，离子不上岸】导线中：电子由负极经导线流向正极。电解质溶液中：阳离子向正极定向移动,阴离子向负极定向移动。可简记为:阳正阴负[解释:阳(指阳离子)→正(指正极)、阴(指阴离子)→负(指负极)]。4、原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向1.下列关于右图所示装置的叙述，错误的是()A.锌是负极，其质量逐渐减小B.氢离子在铜表面被还原，产生气泡C.电流从锌片经导线流向铜片D.电子从锌片经导线流向铜片C【变式1】在Zn–Cu原电池中，发现Zn片上也有H2产生，你认为主要原因是什么？锌片不纯，若纯锌片不会产生氢气【练一练】H2SO4(aq)CuSO4(aq)ZnCu负极():.正极():.总反应式:.负极():.正极():.总反应式:.2、请在图上标出电子的流动方向和电流方向，并判断正负极，写出电极反应式和总反应式。FeAgIe-e-IFeAgFe－2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2↑ZnCuZn－2e-=Zn2+

Cu2++2e-=CuZn+Cu2+=Zn2++

Cu【练一练】序号①

②③实验装置

能否构成原电池

构成原电池的条件

能

能

不能两个活泼性不同的电极；其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼；如：金属与金属、金属与非金属实验探究形成原电池的条件负极：较活泼的金属；正极：较不活泼的金属、石墨等序号④⑤⑥实验装置

能否构成原电池构成原电池的条件能

能

不能电极必须插在电解质溶液中(溶液或者熔融)实验探究形成原电池的条件序号⑦⑧

⑨实验装置

能否构成原电池

构成原电池的条件不能

能

能

两极相连形成闭合回路(电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路,电极直接接触也行，比如⑨)实验探究形成原电池的条件

CuZnH2SO4①一反应：能自发进行的氧化还原反应(前提条件),一般是负极材料与电解质溶液发生反应②两极：活动性不同的两极(一般是较活泼金属作负极)注意:可以是金属与金属，也可以是金属与导电非金属(石墨)③一液：有电解质溶液(溶液或者熔融)④一线：两极形成闭合回路(相连或接触)两极一液一线一反应5、组成原电池的条件3、下列装置中能够组成原电池的是________(填序号)，其他不能构成原电池的试分别说明理由__________________________________③⑤①只有一个电极，②中两个电极的活泼性相同，④中为非电解质溶液，不能导电，⑥电解质溶液(内电路)未形成闭合回路【练一练】4、下列装置能形成原电池的是(

)A．①②③⑦ B．①②⑤⑥C．①②③④ D．①②③⑥⑦A【练一练】7、请结合原电池工作原理思考，总结，归纳，判断电池正负极的方法有哪些？思考①根据电极材料判断ZnCu稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸A稀硫酸A负极:

较活泼的金属正极:

较不活泼的金属或非金属导体-+-+-+-+6、原电池正负电极的判断方法练习：判断下列原电池的正负极③根据电子或电流流动方向判断(外电路)电子从负极流出沿导线流入正极电流从正极流出沿导线流入负极④根据离子的定向移动方向（内电路）阳离子向正极移动阴离子向负极移动作还原剂、失电子、化合价升高的反应→氧化反应→负极作氧化剂、得电子、化合价降低的反应→还原反应→正极②根据电极(总)反应判断⑤根据现象判断电极不断溶解：负极有气泡冒出、有固体析出、质量不变：正极【注意】原电池的正负极与电极材料、电解质溶液有关(某些情况下，活泼金属不一定作负极也可能作正极)5、根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据____________________；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2＋移向________(填