6.1.2 化学反应与能量变化 第二课时 课件(共31张PPT含视频) 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共31张PPT)
高中化学必修第二册
第1节 化学反应与能量变化
第六章化学反应与能量
（2）化学反应与电能
学习目标
1、通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。
2、理解原电池的概念及工作原理和构成条件。
3、了解干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。
4、能正确书写简单化学电源的电极反应式。
新课导入
1.我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电。
火力发电有什么优势和弊端？
新课导入
2.火力发电优点：
①煤炭我国资源丰富，廉价方便；
②电能清洁安全，又快捷方便。
3.火力发电的弊端
①煤属于不可再生资源，资源有限，用煤发电会造成资源的浪费。
②煤燃烧会产生有害物质(如SO2、CO、粉尘等)，污染环境。
③能量经过多次转化，每个环节都有能耗，能量利用率低。
新课导入
化学能
热能
燃烧
蒸汽
机械能
发电机
电能
能否找到一种装置将化学能直接转化为电能呢？
4.火力发电的原理及过程
一.化学反应与电能
一.化学反应与电能
探究把化学能直接转变为电能的装置？
思考2.哪些化学反应中有电子的转移？
思考1.电流是怎样产生的？
电子定向移动
氧化还原反应
Zn+2H+=Zn2++H2 ↑
2e-
以锌与盐酸反应为例
说明：氧化还原反应且放热反应
放热反应
电流
定向转移
能量方式
电能
电子转移
电流
一.化学反应与电能
思考3.化学装置如何利用氧化还原反应释放的能量转化为电能？
【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）如图所示装置，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转。
一.化学反应与电能
实验现象：锌片上有气泡，铜片无反应 。
稀硫酸
Zn
Cu
一.化学反应与电能
实验现象：Cu片上有气体逸出
锌片不断溶解
稀硫酸
Zn
Cu
原因分析：Zn片上的电子通过上端导线转移给了Cu片，Cu片将电子传递给了H+，那么如何验证？
一.化学反应与电能
实验现象：
(1)电流表指针有偏转；
(2)铜片上有气泡产生;
(3)锌片不断溶解.
一.化学反应与电能
锌片：Zn-2e=Zn2+（氧化反应）
铜片：2H++2e- =H2↑（还原反应）
总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
一.化学反应与电能
⒈原电池
⑴定义:把化学能转变为电能的装置.
⑵本质是氧化还原反应。
负极：
电子流进（或电流流出）的一极
⑶正极：
电子流出（或电流流进）的一极
⑷
电极方程式：正负电极上发生的氧化或还原反应
+
-
氧化反应
Zn-2e- =Zn2+
沿导线传递，有电流产生
还原反应
2H++2e- =H2↑
阴离子
阳离子
负极
正极
总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
一.化学反应与电能
⑸工作原理
I
e-
一.化学反应与电能
氧化反应——失电子
得电子——还原反应
阴离子
阳离子
负极
正极
e-
外电路
内电路
电子不下水
整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流。
离子不上岸
一.化学反应与电能
⑹构成条件
条件1：活泼性不同的两个电极（或者金属-非金属）
√
×
一.化学反应与电能
条件2:有自发氧化还原反应（放热）
Ag
Cu
√
×
一.化学反应与电能
条件3:电极需插进电解质溶液中
√
×
一.化学反应与电能
条件4:必须形成闭合回路
√
×
⑺判断正负极
一.化学反应与电能
较活泼
较不活泼
质量增加
质量减少
——负极
——正极
——正极
——负极
有气泡冒出的电极为正极
氧化反应
还原反应
①电极材料
②发生的反应
③质量变化
④气泡冒出
——负极
——正极
一.化学反应与电能
H2SO4 (aq)
CuSO4 (aq)
Zn
Cu
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
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。
Ag
Fe
I
e-
e-
I
Fe
Ag
Fe－2e - = Fe2+
2H++2e - = H2↑
Fe+2H+ = Fe2+ +H2↑
Zn
Cu
Zn－2e - = Zn2+
Cu2+ +2e - = Cu
Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu
一.化学反应与电能
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
【问题和讨论】
（1）水果电池中，水果的作用是什么？
（2）通过比较不同材料作电极的简易电池，你是否发现电极材料的选择有一些值得注意的问题？请与同学们交流你的经验。
（3）在以上实验中，电池不可或缺的构成部分有哪些？
水果提供了电解质溶液
水果电池的电流效果与电极材料、水果的种类有关，另外还与两电极间距离以及电极插入水果的深度等因素有关。
①有自发进行的氧化还原反应；②有不同电极材料；
③有闭合的回路；④电极插入电解质溶液。
在我们生活中由很多的电池，那
么大家知道这些电池都是怎么工
作的吗？
一.化学反应与电能
2. 常见的化学电池
一.化学反应与电能
⑴锌锰干电池(一次性电池)
电极:Zn为负极,碳棒为正极
电解液：NH4Cl和淀粉糊
电极方程式：
负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋
正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3 ↑ +H2O
优点：便于携带，价格低
总反应:Zn+2MnO2+2NH4+ = Mn2O3 + 2NH3↑+H2O+Zn2+
Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3↑+H2O
缺点：使用寿命短，易泄露
一.化学反应与电能
⑵充电电池—铅蓄电池（二次电池）
化学能
放电
充电
电能
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,
（1）电解液________
正极为_____ 负极为_____
（2）正极：__________________
负极：_____________________
PbO2
PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O
Pb
Pb-2e-+SO42-=PbSO4
H2SO4
充电
放电
优点：电压稳定，反复使用，安全可靠。
缺点：污染环境
一.化学反应与电能
总反应式：Li+MnO2=LiMnO2，
负极：Li － e- ==Li+
正极：MnO2 ＋ e -== MnO2-
优点:质轻、比能量高、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命。
⑶充电电池—锂电池（二次电池）
一.化学反应与电能
总反应：Cd+2NiOOH+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH) 2
（1）电解液________
（2）正极：__________________
负极：_____________________
2NiOOH+2H2O +2e-= 2Ni(OH)2 +2OH-
Cd+ 2OH- -2e-=Cd(OH) 2
KOH
充电
放电
⑷充电电池—碱性镍镉电池（二次电池）
一.化学反应与电能
⑸燃料电池——氢氧燃料电池
H2SO4为电解质溶液（酸性）
KOH为电解质溶液（碱性）
负极：
正极：
O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O
O2 +4e- +2H2O ＝4OH-
负极：
正极：
H2 －2e- ＝2H+
2H2 -4e- +4OH－ ＝4H2O
总反应: 2H2+ O2 ＝2H2O
中性条件下？
一.化学反应与电能
⑹甲烷燃料电池
一、酸性
1、负极：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 　　
2、正极：2O2+8e-+8H+=4H2O 　　
3、总反应式：2O2+CH4=2H2O+CO2
二、碱性
1、负极：CH4+10OH - 8e-=CO32- +7H2O 　　
2、正极：2O2+8e-+4H2O==8OH- 　　
3、总反应式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 　　
一.化学反应与电能
燃料电池电极反应式总结
1．酸性：负极生成H+ ，碱性：正极生成OH- ，
2．酸性：正极：反应物有H+ ，生成物有H2O
碱性：负极：反应物有OH- ，生成物有H2O
3．除了氢氧燃料电池，
碱性：生成 CO32- ，酸性：生成CO2
4．O2为正极