专题6　第3单元　课题1　化学能转化为电能 课件(共35张PPT) 2022-2023学年下学期高一化学苏教版（2019）必修第二册

(共35张PPT)
专题6
化学反应与能量变化
第三单元　化学能与电能的转化
课题1　化学能转化为电能
学 习 目 标
1. 知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化。
2. 以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。
3. 能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。
活 动 方 案
1. 完成下列实验，将实验现象和得出的结论填入表格中：
步骤1：把一块锌片和一块铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察实验现象。
步骤2：把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察实验现象。
步骤3：用导线把步骤2中的锌片和铜片连起来，观察实验现象。
活动一：探究化学电源供电的基本原理
步骤4：在步骤3的导线中间连接一个灵敏电流计(如左下图所示)，观察实验现象。
原电池示意图
实验步骤 实验现象 实验结论或解释
步骤1
步骤2
步骤3
步骤4
锌片表面有气泡，铜片表面无明显变化
锌片表面有气泡，铜片表面无明显变化
铜片表面有气泡，锌片表面无明显现象
铜片表面有气泡，锌片表面无明显现象，电流计发生偏转
锌与稀硫酸反应，铜与稀硫酸不反应
锌与稀硫酸反应，铜与稀硫酸不反应
锌失去电子溶解，铜片上氢离子得到电子生成氢气
该装置产生了电流
(1) 上述步骤3、4的装置中，________能转化为______能。这两个装置中发生反应的总离子方程式为___________________________。
(2) 实验中，锌失去________，发生________反应，作原电池的______极，铜片为原电池的______极，溶液中______得到________，产生气体。
(3) 分别写出负极和正极的电极反应式，注明反应类型。
【答案】 负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)　正极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
化学
电
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
电子
氧化
负
正
H＋
电子
【思考】
(1) 步骤3、4的装置中铜片不与稀硫酸反应，为什么铜上会有氢气生成？
【答案】 虽然铜不活泼，不能失去电子，但锌比铜活泼，锌与稀硫酸接触时，失去电子，这些电子沿着导线传递到铜的表面，被溶液中接近的氢离子获得后，生成了氢气。
(2) 若将步骤3的装置中铜片换作石墨棒，能否产生电流？电极反应有无变化？
【答案】 改为石墨棒后，仍可形成原电池，产生电流。更换后锌作负极，石墨棒作正极，电极反应与电池总反应均不变。
(3) 若将步骤3的装置中稀硫酸换成硫酸铜溶液，能否产生电流？电极反应有何不同？
【答案】 将稀硫酸换成硫酸铜溶液，同样能构成原电池，产生电流。Zn作负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；铜作正极，溶液中的Cu2＋在铜电极上发生得电子的还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式为Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋。
2. 原电池装置如图所示。
什么是原电池？原电池的电极上分别发生什么反应？原电池中电子转移的方向是什么？电解质中离子移动的方向是什么？
【答案】 原电池是将化学能转化为电能的装置。原电池的两个电极上分别发生氧化反应和还原反应。还原剂在负极发生氧化反应，失去电子；氧化剂在正极发生还原反应，得到电子。电子通过导线由原电池负极流向正极。溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
3. 按右下图装置完成下列实验，并根据电流计偏转方向确定A、B电极的类型。
序号 A、B的材料 电流计 是否偏转 A、B的电极类型 A B A B
① Cu C
② Fe C
③ Cu Al
④ Fe Cu
⑤ Cu Zn
偏转
偏转
偏转
偏转
偏转
负极
负极
正极
负极
正极
正极
正极
负极
正极
负极
(1) 若两种金属作电极，一般来说何种金属作正极，何种金属作负极？如果一种电极是金属，一种电极是石墨，则电极的规律又如何？
【答案】 较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极。金属电极作负极，石墨电极作正极。
(2) 原电池的负极和正极分别发生什么类型的反应？
【答案】 负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
【归纳总结】
1. 结合前面介绍的各种原电池装置，分析讨论构成原电池有哪些基本要素。一般什么反应可能会形成原电池？
【答案】 构成原电池的要素有：两个活动性不同的电极；两电极均插入电解质溶液中；两电极用导线相连，且形成闭合电路。一般自发的氧化还原反应(放热)可能会形成原电池。
活动二：原电池的构成要素
2. 下列装置能形成原电池的有(　 　)
【答案】 B
1. 钢铁在潮湿的空气中很容易被腐蚀，因为在潮湿的空气中，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，水膜里含有少量H＋、OH－和氧气等，从而形成一层电解质溶液，它与钢铁里的铁和少量碳形成无数微小的原电池。写出电极反应式和溶液中发生反应的离子、化学方程式，解释铁锈是怎样生成的。
活动三：探究钢铁的电化学腐蚀原理，了解其应用
【答案】 负极(铁)：Fe－2e－===Fe2＋
正极(碳)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
铁失去电子被氧化，Fe2＋与OH－结合成Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3在一定条件下发生脱水反应，生成红色的铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)。
2. 什么叫电化学腐蚀？钢铁的电化学腐蚀原理在生活中有广泛应用，如生活中常用的取暖产品——暖贴，阅读教材，了解暖贴放热的原理。
【答案】 不纯的金属与电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化，这种腐蚀叫作电化学腐蚀。
暖贴的内部含铁粉、活性炭、食盐、蛭石、木粉的混合物。铁粉、活性炭、食盐一旦与空气中的氧气和水蒸气接触就会构成原电池，木粉能够吸水并保持水分，蛭石能够保温。原电池的形成提高了铁被氧气氧化的速率，短时间内产生较多的热，供人们取暖。
结合原电池原理，讨论原电池有哪些应用。
【答案】 原电池原理可用于比较金属活动性，通常情况下活性较强的金属作负极(有例外)。
根据反应现象可以判断原电池的正、负极，一般析出金属或产生氢气的一极为原电池的正极。
原电池可用于改变化学反应速率，如Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，Zn置换出的铜与锌能构成原电池，从而提高Zn与稀硫酸反应的速率。
利用原电池原理，设计保护金属的方法，如船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，构成原电池，比铁活泼的金属被氧化，铁得到保护。
活动四：讨论原电池原理的其他应用
课 堂 反 馈
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1. 下列各装置露置在空气中，能在外电路获得电流的是(　 　)
【解析】 A、D项，两极的材料相同，不能形成原电池；C项，酒精是非电解质，不能形成原电池。
【答案】 B
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2. (2021·扬州期末)某原电池装置如图所示，下列有关说法正确的是(　 　)
A. 电子由铜棒流出
B. 能量由电能转化为化学能
C. 反应一段时间后，溶液变蓝
D. 锌片上发生氧化反应
【解析】 电子由Zn极流出经导线流向正极，A错误；该装置为原电池，化学能转化为电能，B错误；Cu为正极，溶液中的H＋在正极上得电子生成H2，C错误；Zn为负极，失电子发生氧化反应，D正确。
【答案】 D
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3. 下列有关原电池的叙述不正确的是(　 　)
A. 原电池是将化学能转化为电能的装置
B. 在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应
C. 在原电池中，电解质溶液中的阴离子会移向负极
D. 构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属
1
【解析】 原电池中能自发进行氧化还原反应，是将化学能转化为电能的装置，A正确；原电池中，负极失去电子发生氧化反应，则电子流出的一极是负极，B正确；原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C正确；构成原电池的两个电极不一定都是金属，可以是一极为较活泼的金属，另一极为石墨棒等，D错误。
【答案】 D
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4. A、B、C都是金属，B中混有C时，只有C能被盐酸溶解；A、B与稀硫酸组成原电池时，A为电池的正极。A、B、C三种金属的活动性顺序为(　 　)
A. A＞B＞C B. A＞C＞B
C. C＞B＞A D. B＞C＞A
1
【解析】 B中混有C时，只有C能被盐酸溶解，根据金属活动顺序，推出C比B活泼，A、B与稀硫酸构成原电池，A为正极，则B为负极，根据原电池工作原理，推出B比A活泼，综上所述，金属活动性强弱顺序是C>B>A，故C正确。
【答案】 C
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5. (2022·扬州高一下期末)某原电池装置如图所示，下列说法正确的是(　 　)
A. Cu作负极
B. 电子由Fe棒经导线流向Cu棒
C. Fe棒发生的电极反应：Fe－3e－===Fe3＋
D. 每生成22.4 L H2，转移电子2 mol
1
【解析】 金属性Fe>Cu，Fe作负极，Cu作正极，电子由负极流出经导线流向正极，A错误，B正确；负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C错误；不知气体状态，无法计算H2的物质的量，D错误。
【答案】 B
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6. 一个原电池的总反应的离子方程式是Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，该反应的原电池组成正确的是(　 　)
1
【解析】 由电池反应式Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu知，Fe失电子发生氧化反应，作负极，A、B错误；酒精是非电解质，不导电，不能作电解质溶液，D错误。故选C。
选项 A B C D
正极 Fe Fe Cu Cu
负极 Cu Cu Fe Fe
电解质溶液 CuSO4 H2SO4 CuCl2 酒精
【答案】 C
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7. (2022·盐城高一下期末)如下图所示装置中，观察到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(　 　)
1
选项 M N P
A 银 锌 硝酸银溶液
B 铜 铁 稀盐酸
C 锌 铜 稀硫酸溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
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【解析】 N变细，说明N极是负极，金属溶解，N的金属性强于M，C、D不符合条件；M变粗，说明溶液中有金属阳离子在正极得电子，A符合条件，B不符合条件。
【答案】 A
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8. (2022·日照高一下期末)“暖宝宝”具有即时发热、长效保温的优点，深受人们的喜爱。某品牌“暖宝宝”主要成分：铁粉、水、活性炭、食盐等。下列说法正确的是(　 　)
A. 正极反应物为H＋
B. 负极上的电极反应，每反应1 mol Fe转移3 mol e－
C. “暖宝宝”能长效保温是因为发生了原电池反应，减小了反应速率
D. “暖宝宝”使用后变硬，其主要成分为氯化钠、三氧化二铁、炭粉等固体
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【解析】 正极反应物为氧气，A错误；负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；构成原电池反应，增大铁被氧气氧化的速率，C错误；“暖宝宝”使用后，铁变成氧化铁，D正确。
【答案】 D
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9. Ⅰ.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。
1
装置 甲 乙
丙
现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
(1) 装置甲中负极的电极反应式是__________________________。
(2) 装置乙中正极的电极反应式是___________________________。
(3) 四种金属活动性由强到弱的顺序是__________________。
A－2e－===A2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
D>A>B>C
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Ⅱ. 分别按图所示甲、乙装置进行实验，图中两只烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸，甲中 为电流表。
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甲　　　　　乙
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(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
(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________________________________。
(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：______________________________。
1
C
锌片不纯，锌与杂质构成原电池
Cu2＋＋2e－===Cu
谢谢观看
Thank you for watching