第六章　第一节　第2课时　化学反应与电能 课件（共71张PPT）

(共71张PPT)
DIERKESHI
原电池 / 原电池工作原理的应用 / 随堂演练　知识落实 / 课时对点练
化学反应与电能
第六章
第2课时
核心素养
发展目标
1.设计实验认识构成原电池的条件。
2.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。
内容索引
随堂演练　知识落实
课时对点练
一、原电池
二、原电池工作原理的应用
原电池
一
1.火力发电——化学能间接转化为电能
(1)能量转换原理及过程
热
机械
其中能量转换的关键环节是______(氧化还原反应)。
(2)能量转化特点
能量利用率低、污染严重。
燃烧
2.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 实验结论或解释
锌片：逐渐_____，有_____产生 铜片：_________ 锌与稀硫酸反应生成_____，铜与稀硫酸_______
锌片：_________ 铜片：___________ 电流表：指针发生____ 锌_____电子，变为_____，电子经过导线流向_____，产生电流，____在铜片上_____电子生成___，反应过程中产生了_____
溶解
气泡
没有变化
氢气
不反应
逐渐溶解
有气泡产生
偏转
失去
Zn2＋
铜片
H＋
得到
H2
电能
(3)原电池的工作原理
分析下图并填空：
负极
氧化反应
Zn－2e－===Zn2＋
正极
还原反应
2H＋＋2e－===H2↑
(2)原电池的概念及本质
①概念：将_____能转化为___能的装置。
②本质：发生_________反应。
化学
电
氧化还原
原电池总反应式：______________________。
电子、离子的移动方向：
①电子的移动方向：从___极流出，经导线流向___极。
②离子的移动方向：阳离子向___极移动，阴离子向___极移动。
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
负
正
正
负
(4)原电池的构成条件
活泼性不同
电解质
闭合回路
氧化还原
(1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键( )
(2)原电池的电极材料必须是金属( )
(3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同( )
(4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌( )
(5)原电池中阳离子向正极移动( )
×
正误判断
√
×
×
√
应用体验
1.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：________________________________________
_____________________________________________________________________________。
③⑤
①中只有一个电极，②中两个电极的活泼性相同，④中酒精为非电解质溶液，不能导电，⑥中电解质溶液(内电路)未形成闭合回路
2.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“Cu”
或“X”)电极。
(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为_____(填电极名称)，判断依据：_____________________________________；铜电极的名称是_____，溶液中的Ag＋移向___(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为_______________。
负极
锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)
正极
Cu
正极
铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)
负极
X
Ag＋＋e－===Ag
归纳总结
电极名称的判断方法
返回
原电池工作原理的应用
二
1.加快氧化还原反应的进行
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小，使反应加快。
例如：实验室用Zn和稀H2SO4反应制取H2，常用粗锌。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成________，加快了锌的溶解，使产生H2的速率加快。
2.比较金属的活动性
一般，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性：______。
原电池
A＞B
3.设计原电池
(1)设计思路
①找：一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活泼性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。
②画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图，在图上标注电极材料，电解质溶液。
(2)实例
以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例
材料选择 装置 电极反应式
负极：Fe 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液：CuSO4溶液 负极：
_______________
正极：
_________________
Fe－2e－===Fe2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
(1)原电池中，负极材料的活泼性一定强于正极材料的活泼性( )
(2)只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池( )
(3)原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻( )
(4)向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，是因为构成了原电池( )
(5)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应( )
×
正误判断
√
×
×
×
深度思考
1.根据原电池工作原理，结合装置图，按要求解答问题：
(1)若X为Mg，Y为Al，Z为氢氧化钠溶液，则X为_____(填
电极名称)，Y电极可能观察到的现象是________________，
电池总反应式为____________________________________。
正极
铝电极逐渐溶解
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
深度思考
(2)若X为Fe，Y为Cu，Z为浓硝酸，则Cu为_____(填电极名称)，铜电极区域可能观察到的现象是__________________
_______，电极反应式为_______________。
Fe-Cu-浓HNO3电池，由于常温下Fe遇浓HNO3钝化，故Cu作负极。
负极
铜电极逐渐溶解，溶
Cu－2e－===Cu2＋
液变蓝
深度思考
2.同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中，对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。
[提出问题]　影响自制电池效果的因素有哪些？
[查阅资源]　电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。
[实验探究]　Ⅰ.按如图连接水果电池。
深度思考
Ⅱ.实验记录如下：
序号 电极 电极间距 水果种类 电流表示数(μA)
① Cu—Al 2.0 cm 西红柿 78.5
② Cu—Fe 2.0 cm 西红柿 70.3
③ Al—Al 2.0 cm 西红柿 0
④ Cu—Al 2.0 cm 柠檬 45.7
⑤ Cu—Al 1.0 cm 柠檬 98.4
⑥ 石墨棒—Al 1.0 cm 柠檬 104.5
深度思考
[解释与结论]
(1)实验①②③的目的是_____________________________。
对比实验①②③得出的结论是____________________________________
______________________。
(2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的
结论，需要对比实验_____(填序号)。
对比④⑤得出的结论是__________________
_____________________________________。
探究电极材料对电池效果的影响
在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好
①④
在其他条件相同时，
电极间距越小，电流越大，电池效果越好
深度思考
[反思与探讨]
(3)水果电池中，水果的作用是_____________。
(4)对比实验①②③可知构成水果电池的电极必须具备的条件为________
__________，构成水果电池的其他要素还有________________________、_____________、_____________。
作电解质溶液
两极金属
活动性不同
能发生自发的氧化还原反应
形成闭合回路　 有电解质溶液
归纳总结
水果电池的电池效果与电极材料、水果的种类有关，另外还与两电极间距离等因素有关。
应用体验
现有如下两个反应：
A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O
B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
(1)根据上述两反应的本质，___(填字母)反应能设计成原电池，其原因是___________________________________________________________。
(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。
①写出电极反应式及反应类型：
负极：_______________，_________；
正极：___________________，_________。
B
A为非氧化还原反应，没有电子转移；B为氧化还原反应，有电子转移
Cu－2e－===Cu2＋　 氧化反应　
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　 还原反应
②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。
③若导线上通过电子2 mol，则负极质量减轻________g。
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答案
返回
随堂演练　知识落实
1.电能是国民生产、生活中的重要能源，下图是2015年我国电力生产量的构成图。
下列有关火力发电的描述，正确的是
A.火力发电的能量转换形式为化学能
直接转化为电能
B.火力发电的主要燃料为煤，煤炭是可再生能源
C.火力发电不但排放出大量温室气体，还可能导致酸雨
D.火力发电过程中的能量转化，热能转化为机械能是关键
√
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火力发电过程是化学能→热能→机械能→
电能，是化学能间接转化为电能，A错误；
作火力发电燃料的煤为不可再生能源，B
错误；
在燃煤过程中，会产生大量CO2和SO2，可导致温室效应及酸雨，C正确；
火力发电过程中，燃烧是关键，D错误。
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2.下列各组材料中，不能组成原电池的是
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选项 A B C D
两极材料 Zn片，石墨 Cu片，Ag片 Zn片，Cu片 Fe片，Cu片
插入溶液 稀硫酸 AgNO3溶液 蔗糖溶液 稀盐酸
√
构成原电池的条件是活泼性不同的金属或金属和能够导电的非金属，导线相连并插入电解质溶液中，则A、B、D均可以构成原电池，C中蔗糖是非电解质，故C不能构成原电池。
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3.如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。下列关于该装置的说法中，正确的是
A.a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应
B.碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大
C.导线上有电流，电流方向a→b
D.反应后a极质量减小
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√
金属a可与稀硫酸反应，a为原电池的负极，a极失
电子发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，A
不正确，D正确；
溶液中的H＋在b极上得电子生成氢气，c(H＋)减小，
B不正确；
导线中电子流向为a→b，电流方向为b→a，C不正确。
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4.利用原电池原理可比较金属的活泼性，原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。结合相关知识解答下列问题。
A、B、C三种金属片按表中装置进行实验：
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4
装置 甲 乙

现象 A不断溶解，B上产生气泡 C的质量增加，B的质量减轻
(1)在甲中，金属片___(填“A”或“B”)发生氧化反应。
(2)在乙中，金属片___(填“B”或“C”)作负极。
(3)如果把B、C用导线连接后同时浸入稀硫酸中，有一电极产生气泡。则金属片___(填“B”或“C”)上有气泡产生。
(4)上述三种金属的活动性顺序是_________。
1
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4
A
B
C
A＞B＞C
返回
课时对点练
题组一　原电池工作原理
1.下列叙述不正确的是
A.用天然气火力发电时，每一步都需要化学反应来完成
B.利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源，保护环境
C.原电池反应一定为氧化还原反应
D.在火力发电时，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发生
的过程，伴随着能量的变化
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2.下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是
A.Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
B.Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
C.Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
D.C＋CO2 2CO
D是吸热的氧化还原反应，反应过程中吸收能量，不能设计为原电池。
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3.(2022·江苏省天一中学高一期中)下列各装置能在外电路获得电流的是
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电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，A不选；
金属活泼性Zn大于Cu，Zn和硫酸铜溶液反应生成硫酸锌和铜，Zn作负极，Cu作正极，构成原电池，可在外电路获得电流，B选；
酒精不是电解质溶液，不能导电，不能构成原电池，C不选；
电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，D不选。
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4.如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下，其中正确的是
①Zn为正极，Cu为负极
②H＋向负极移动
③电子是由Zn经外电路流向Cu
④Cu极上有H2产生
⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为1 g
⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④
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Cu-Zn原电池中，Zn为负极，①错误；
阳离子移向正极，②错误；
电子由Zn流出，经外电路流向Cu，③正确；
Cu极上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，④正确；
由得失电子守恒可知1 mol电子流过导线可以产生0.5 mol H2，即1 g H2，⑤正确；
正极发生还原反应，⑥错误。
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5.(2022·江苏淮安高一期中)下列关于如图装置说法正确的是
A.碳棒是负极
B.该装置能将电能转化为化学能
C.电子由铁片流出经过电流表流向碳棒
D.铁片上发生的反应为Fe＋2e－===Fe2＋
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由分析可知，碳棒是原电池的正极，A不正确；
该装置属于原电池，能将化学能转化为电能，B不正确；
在原电池中，电子从负极沿导线流入正极，所以该原电
池中，电子由铁片流出经过电流表流向碳棒，C正确；
铁片为负极，发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，D不正确。
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题组二　原电池工作原理的应用
6.如图所示装置中，观察到电流表指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是
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选项 M N P
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 银 锌 硝酸银溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
√
本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，N棒金属较活泼，排除A、D，由M棒变粗，可知B不正确。
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7.X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：
则四种金属的活动性由强到弱的顺序为
A.Z＞Y＞X＞W
B.Z＞X＞Y＞W
C.Z＞Y＞W＞X
D.Y＞Z＞X＞W
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根据相对活泼的金属作负极，确定原电池的负极就可以解决。甲中Z作负极，乙中Y作负极，丙中Z作负极，丁中X作负极，故四种金属的活动性的强弱顺序为Z＞Y＞X＞W。
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8.下列有关原电池的说法正确的是
A.将反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计为原电池，则可用Zn为负极，Fe为正
极，FeCl3为电解质
B.铜片和铝片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极
C.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
D.铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，Mg较活泼作负极
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Fe作负极，活泼性比Fe弱的作正极，所以不能用Zn作负极，故A错误；
Al遇到浓硝酸会钝化，Cu与浓硝酸反应，Cu作负极，故B正确；
电子由负极(锌)流向正极(铜)，故C错误；
由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，Al作负极失电子生成 ，故D错误。
9.如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是
A.外电路的电流方向：X→外电路→Y
B.若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C. 移向X电极，Y电极上有氢气产生
D.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
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由外电路中的电子流向可知，X为负极，Y为正极，由图
可知电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向应
该是Y→外电路→X，故A错误；
X为原电池的负极，Y为正极，则X应为Zn，故B错误；
X为负极，Y电极上生成氢气， 移向负极X电极，故C
正确；
X极上发生的是氧化反应，Y极上发生的是还原反应，故D错误。
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10.以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是
A.锌片溶解了1 mol，铜片上有1 mol H2生成
B.两极上溶解和析出的物质的质量相等
C.锌片溶解了31 g，铜片上有1 g H2生成
D.锌片溶解了1 mol，消耗了1 mol H＋
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原电池两极得、失电子数相等。负极Zn－2e－===Zn2＋；正极2H＋＋2e－===H2↑。当溶解1 mol锌时失去2 mol电子，铜片上有1 mol氢气生成，得到2 mol电子。
11.如图所示，杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球，调节杠杆使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)
A.杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低
B.杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高
C.当杠杆为绝缘体时，A端低B端高；当杠杆
为导体时，A端高B端低
D.当杠杆为绝缘体时，A端高B端低；当杠杆为导体时，A端低B端高
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12.按图1所示装置进行实验，若图2中x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示
①c(Ag＋)　②c( )　③a棒的质量　
④b棒的质量　⑤溶液的质量
A.①③ B.②④
C.①③⑤ D.②④⑤
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②不
符合图像变化；
负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应
式为Ag＋＋e－===Ag，则a棒的质量逐渐减
少，b棒的质量逐渐增加，c(Ag＋)逐渐减小，①③符合图像变化，④不符合图像变化；
由电极反应式可知，每溶解56 g铁转移2 mol电子，有216 g银从溶液中析出，故随着反应的进行，溶液的质量减少，⑤符合图像变化。
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13.A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量
浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为_________________
______。
(2)B中锡极为___极，电极反应式为_________________，锡极附近溶液的酸性_____(填“增强”“减弱”或“不变”)。B中Fe极为___极，电极反应式为_______________。
(3)C中被氧化的金属是___，总反应的化学方程式为_________________
____________。
(4)A、B、C中铁被氧化由快到慢的顺序是__________。
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Fe＋2H＋===Fe2＋
＋H2↑
正
2H＋＋2e－===H2↑
减弱
负
Fe－2e－===Fe2＋
Zn
Zn＋H2SO4===
B＞A＞C
ZnSO4＋H2↑
A中不能形成原电池，铁与稀硫酸发生置换
反应。
B中能形成原电池，铁比锡活泼，锡为正极，
铁为负极，铁被氧化的速率加快。
C能形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，不断被氧化，铁为正极，保持不变。
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14.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____(填“正”或“负”，下同)极流出，电解质溶液中阴离子流向____极。
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铜
银(或碳棒)
AgNO3溶液
2Ag＋＋2e－===2Ag
Cu－2e－===Cu2＋
负
负
15.Ⅰ.A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。
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装置
现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是______________。
A－2e－===A2＋
甲装置中，二价金属A不断溶解，说明A失电子发生氧化反应，则A作负极，B作正极，装置甲中负极的电极反应式是A－2e－===A2＋。
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(2)装置乙中正极的电极反应式是_________________。
乙装置中，C的质量增加，说明C电极上铜离子得电子发生还原反应，则C作正极，B作负极，装置乙中正极的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。
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Cu2＋＋2e－===Cu
(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是______________。
丙装置中，A上有气体产生，说明A上氢离子得电子发生还原反应，则A作正极，D作负极，结合(1)(2)分析可知，四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。
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D＞A＞B＞C
Ⅱ.分别按如图所示甲、乙装置进行实验，图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸。
(1)下列叙述正确的是___(填字母)。
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片作正极，乙中铜片作负极
C.两烧杯中溶液中的H＋浓度均减小
D.产生气泡的速率：甲比乙慢
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C
铜不能与稀硫酸反应，则乙烧杯中铜片表面无
气泡生成，甲装置中形成原电池，铜作正极，
则甲烧杯中铜片表面有气泡产生，故A错误；
乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，
故B错误；
两烧杯中稀硫酸都参加反应，溶液中氢离子浓度均减小，故C正确；
甲装置能形成原电池，其反应速率较一般化学反应速率更大，所以甲中产生气泡的速率比乙中快，故D错误。
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(2)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，原因可能是_____________________________。
在甲装置中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，可能是由于锌片不纯，在锌片上形成原电池。
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锌片不纯，锌与杂质构成原电池
(3)甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应式：_________________。
在甲装置中，如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液，Cu2＋在正极上得电子生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。
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Cu2＋＋2e－===Cu
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第六章