6.1.2化学反应与电能课件（共46张PPT）2022-2023学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

(共46张PPT)
第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量
第2课时 化学反应与电能
火力发电存在什么弊端？
火力发电的原理
我国目前电能主要来自火力发电
化学能
燃料燃烧
蒸汽轮机
发电机
电能
机械能
热能
【思考与交流】
直接？
1.煤炭是非可再生资源，会造成能源危机
2.煤炭燃烧会产生污染性气体
3.经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低

化学能　　 电能
直接
想一想：
1.电流是怎样产生的？
写一写：
写出锌和稀硫酸反应的离子方程式并画出单线桥。
2.哪些化学反应中有电子的转移？
Zn+2H+=Zn2++H2 ↑
2e-
稀硫酸
Zn
Zn逐渐_____
Zn表面产生____溶液______
现象：
【实验一】
【思考1】什么方法可使Zn与H+分开，
不让H+直接在Zn表面得电子？
探究1:把化学能直接转变为电能的装置
化学能 ____能
溶解
气泡
变热
热
【实验二】
锌片上_____________
铜片_____________
稀硫酸
Zn
Cu
现象：
探究1:把化学能直接转变为电能的装置
产生大量的气泡
无明显现象
【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。
[思考2]怎样才能知道电子发生了电子的定向移动？
【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。
锌片_____________
铜片上_____________
逐渐溶解
有气泡产生
现象：
稀硫酸
Zn
Cu
现象：
探究1:把化学能直接转变为电能的装置
【实验三】
锌片逐渐溶解，产生少量气泡
铜片上有气泡产生
电流表指针_________
A
发生偏转
一、原电池
1.概念：将_____能直接转变为___能的装置
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正极
负极
e－
负极
正极
电子流出的一极为_____
电子流进的一极为_____
化学
电
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
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
2.工作原理
2H++2e－=H2↑
原电池
1、概念：将化学能直接转变为电能的装置
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
2、本质：_________________________
_________________________________
锌片：
铜片：
氧化反应和还原反应分别在两
个不同的区域进行。
Zn－2e－ = Zn2+ (氧化反应)
2H+＋2e－ = H2↑(还原反应)
通过以上实验，想一想原电池是由哪几部分组成的，构成原电池的条件又有哪些？
原电池的组成：
____________________
怎样才能构成一个原电池呢？
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正极
负极
e－
两电极、导线、电解质溶液
（可以）
（可以）
（可以）
（不可以）
形成条件一：
_________________
负极：__________________
正极：__________________
探究2:构成原电池的条件
活泼性不同的两个电极
较活泼的金属
较不活泼的金属、石墨等
（可以）
（不可以）
形成条件二：_____________________
探究2:构成原电池的条件
电极需浸入电解质
溶液中
（不可以）
形成条件三：
____________________
必须形成闭合回路
形成条件四：能自发进行的氧化还原反应
（不可以）
Ag
探究2:构成原电池的条件
3.原电池构成条件
①活泼性不同的金属作电极
（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）
其中较活泼金属为负极
较不活泼金属（或非金属）为正极
②电解质溶液
③形成闭合回路
④能自发进行氧化还原反应
两极一液一线一反应
A
B
C
D
【练习】下列哪些装置能构成原电池？
√
E
√
稀硫酸
Zn
Fe
稀硫酸
Ag
Cu
A
稀硫酸
Zn
Cu
√
Zn
H2SO4溶液
F
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
※如何判断原电池的正负两极？
电池漏液
一次电池
【常见的化学电源】
锌锰干电池
汽车用铅酸蓄电池
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
充电
放电
化学能
电能
充电
放电
二次电池
【常见的化学电源】
锂离子电池
镍氢充电电池
我国研发的燃料电池和超级高电容混合能源列车
燃料电池
【发展中的燃料电池】
优点：效率高、无污染，装置可持续使用
燃料电池不是把还原剂、氧化剂全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。
【燃料电池】
氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。
常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等。
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ2 = 2H2O
酸性 水溶液 负极
正极
碱性 水溶液 负极
正极
熔融 状态 负极
正极
氢氧燃料电池
溶液pH变化
电极pH变化
10.【2021.1】17．锌(Zn)-空气电池的总反应式：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2，装置如图所示。下列说法不正确的是A．多孔石墨电极上发生还原反应B．电子从锌电极经过KOH溶液流向石墨电极C．负极的电极反应：Zn-2e +2OH =Zn(OH)2D．电池工作时，电解质溶液中K+的数目保持不变
A.根据总反应价态判断
C.电极pH变化/电解质溶液pH变化
正极反应：O2+4e— = 2O2—
二、原电池、简易电池的设计与制作
【目的】根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。
【用品】水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。
【实验】
（1）水果电池
（2）简易电池
（3）趣味实验
（3） 原电池的设计
Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 设计成一个原电池。
※电极材料：负极 ，正极 。
※电解液： 。
※电极反应式 ：
负极: .
正极: .
5、原电池的应用
CuSO4溶液
Fe
Cu
Cu 2+ +2e — = Cu
Fe －2e — = Fe 2+
思考题：
请根据反应 ：Fe + 2Fe 3+ = 3Fe 2+ 设计一个原电池，画出装置图
【练习】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，外电路的电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，d极逐渐溶解，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）
A、a>b>c>d B、a>c>d>b
C、c>a>d>b D、b>d>c>a
4、原电池的应用
比较金属的活动性强弱：
原电池中，一般活动性较强的金属为 极，
活动性较弱的金属为 极。
负
正
B
（2）加快氧化还原反应速率
5、原电池的应用
【练习】实验室中欲制氢气,最好的方法是（ ）
A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应
C.纯锌与稀盐酸反应 D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应
D
如实验室中制氢气，常用粗锌。因为粗锌中的杂质、锌、稀硫酸形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生氢气的速率加快。
2.下列装置中,都伴随有能量变化,其中是由化学能转变为电能的是 (　　)
A.电解水 D.干电池
7.某兴趣小组设计如图实验装置,电流表指针发生偏转。下列说法不正确的是 (　　)A.该装置中铝箔为负极B.电子从铝箔流出,经电流表、活性炭、滤纸回到铝箔C.活性炭表面有气泡产生D.该原电池的总反应是2Al+6H+ = 2Al3++3H2↑
11.由U形管、质量为m g的铁棒、质量为m g的碳棒和1 L 2 mol·L-1 CuCl2溶液组成的装置如图所示,下列说法正确的是(假设物质充足) (　　)A.闭合K,当电路中有0.3NA个电子通过时,理论上碳棒与铁棒的质量差为18 gB.打开K,碳棒上有紫红色固体析出C.闭合K,铁棒上发生反应:Fe-3e-= Fe3+D.闭合K,铁棒表面发生的电极反应式为
Cu2++2e-= Cu
13.理论上讲,任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Ag+ = 2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒),回答下列问题:(1)该电池的负极材料是　　　　,发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应,电解质溶液是　　　　　　　　　。 (2)正极上出现的现象是　　　　。 (3)若导线上转移电子1 mol,则生成银的质量为　　　　g。
8.某原电池的总反应是Fe+Cu2+ = Fe2++Cu,该原电池的正确组成是 (　　)
9.一学生用如图装置研究原电池原理,下列说法错误的是 (　　)
A.图(2)中电子由Zn沿导线流向CuB.图(3)中Zn片增重质量与Cu棒减轻的质量之比为65∶64C.图(1)中铜棒上没有气体产生D.图(2)与图(3)中正极生成物质量比为1∶32时,Zn片减轻的质量相等
10.如图所示,电流表A指针发生偏转,同时M极质量增加,N极质量减少,B为电解质溶液。则M、N、B分别为 ( )A.M是Cu,N是Zn,B是稀硫酸B.M是Zn,N是Cu,B是CuCl2溶液C.M是Ag,N是Fe,B是稀AgNO3溶液D.M是Ag,N是Fe,B是稀硫酸
3.【2017.11】17．金属(M)－空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是A．金属M作电池负极
B．电解质是熔融的MOC．正极的电极反应：O2＋4e ＋2H2O=4OH D．电池反应：2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2
4.【2018.4】17．锂(Li)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．金属锂作负极，发生氧化反应
B．Li+通过有机电解质向水溶液处移
C．正极的电极反应：O2＋4eˉ=2O2ˉ
D．电池总反应：4Li＋O2＋2H2O=4LiOH
6. 【2018.11】17．最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是A．右边吸附层中发生了还原反应B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－ ==== 2H2O
C．电池的总反应是2H2＋O2 ==== 2H2O
D．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO4－向左移动
7.【2019.6】17．银锌纽扣电池的构造如图所示。其电池反应方程式为：Ag2O＋Zn＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
下列说法正确的是A．锌粉为正极B．Ag2O发生氧化反应
C．电池工作时，电子从锌粉经过KOH溶液流向Ag2O
D．正极的电极反应式为：Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag＋2OH－
9.【2020.7】17．机动车使用的铅蓄电池构造如图
所示，其电池反应的方程式为：
Pb+PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O。
电池工作时，下列说法不正确的是A．铅作正极B．二氧化铅发生还原反应C．电子从铅电极经导线流向二氧化铅电极D．铅电极的电极反应式：Pb-2e- +SO42- =PbSO4
12.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入3mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入3mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示。(1)写出甲中正极的电极反应式：_________________________；
(2)乙中负极为_______，总反应的离子方程式：__________________；
13.常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(如上图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如上图2所示,下列说法正确的是 (　 　)A.0~t1时,原电池的负极是铜片
B.0~t1时,正极的电极反应式是2H++2e- = H2↑C.t1时刻,电流方向发生变化的原因是Al在浓硝酸中发生钝化,氧化膜阻止了Al进一步反应D.t1时刻后,电子从铝经过导线流向铜