人教版（2019）高中化学必修第二册 《第2课时　化学反应与电能》参考课件(共42张PPT)

(共42张PPT)
第2课时　化学反应与电能
素养目标 1.通过对比火力发电,认识化学能直接转变为电能的装置——原电池的优势,了解化学电源在实际生活中的应用及废旧电池的处理和利用。培养科学态度与社会责任的学科核心素养。
2.通过实验探究,掌握构成原电池装置的条件。培养科学探究与创新意识的学科核心素养。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.氧化还原反应中氧化剂得到电子、元素化合价降低、发生还原反应;还原剂失去电子、元素化合价升高、发生氧化反应。
2.氧化还原反应的本质是电子的转移。写出锌和稀硫酸反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目:
3.生活中常见的化学电源有锂电池、铅酸蓄电池、干电池、
光伏电池等。
4.随意丢弃废旧电池的主要危害是造成重金属污染。
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、化学能转化为电能
1.化学能间接转化为电能——火力发电
(1)过程:
【微思考1】火力发电存在几种形式能量的转化 试分析火力发电有哪些弊端
提示:化学能转化为热能、热能转化为机械能、机械能转化为电能。火力发电的不足:①使用的化石燃料属于不可再生资源;②化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体(如SO2、CO等)及粉尘,污染环境;③能量经过多次转化,能量利用率低。
知识铺垫
必备知识
正误判断
2.化学能直接转化为电能——原电池
(1)定义:把化学能转变为电能的装置。
(2)工作原理(以铜-锌-稀硫酸原电池为例):
原电池原理示意图
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必备知识
正误判断
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必备知识
正误判断
(3)电子的流向:电子由负极经导线流向正极。
电解质溶液中离子移动方向:阳离子向正极定向移动,阴离子向负极定向移动。
可简记为:正正负负[解释:正(指阳离子)→正(指正极)、负(指阴离子)→负(指负极)]。
(4)反应本质:原电池反应的本质是自发进行的氧化还原反应。
【微思考2】原电池的电极材料都必须是金属吗
提示:原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属,也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨);在燃料电池中,电极本身均不发生反应,故两极均可用惰性材料。
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必备知识
正误判断
二、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分
1.一次电池——锌锰干电池
构造示 意图 工作 原理 负极 锌筒 锌被氧化,逐渐消耗
电解质 氯化铵 —
正极 石墨棒 二氧化锰被还原
特点 放电后不能充电 便于携带,价格低
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必备知识
正误判断
2.二次电池
【微思考3】生活中电动车、手机的电池属于一次电池还是二次电池
提示:电动车、手机的电池都可以反复充电使用,都属于二次电池。
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必备知识
正误判断
3.发展中的燃料电池
知识铺垫
必备知识
正误判断
(1)水能、风能和化石能源均属于一次能源。 (　　)
(2)火力发电过程经过了化学能转化为热能,热能转化为机械能,机械能转化为电能的过程。(　　)
(3)原电池工作时电子从正极流出。(　　)
(4)原电池中的阴离子移向正极。(　　)
答案:(1)√　(2)√　(3)×　(4)×
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
原电池的工作原理
问题探究
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
上面是某实验小组设计的水果电池,生活中还有多种常见的电池,如干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等。你知道原电池是如何工作的吗 请按如下装置进行探究吧!
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
装置 实验现象 实验结论
① 铜片上无明显现象 铜与稀硫酸不反应
② 锌片上有气泡产生 锌与稀硫酸反应
③ 铜片上有气泡产生,锌片溶解,电流表指针偏转 该装置将化学能转化为电能
(1)②③装置中,哪个发生的反应更快
提示:③反应更快。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.原电池的构成条件——“两极一液一连环一反应”
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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2.原电池的工作原理
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
3.原电池正、负极判断的五个依据
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1如图是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下。在卡片上描述合理的是(　　)
实验后的记录:
①Zn为正极,Cu为负极　②H+向负极移动　③电子流动方向为由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H2的物质的量为0.5 mol　⑥正极的电极反应式为Zn-2e- === Zn2+
A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④
答案:B
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
变式训练1如图所示,电流计指针发生偏转,同时A极质量减小,B极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是(　　)
A.B极为原电池的正极
B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C.C中阳离子向A极移动
D.A极发生氧化反应
答案:C
解析:原电池中,负极金属失去电子,溶解,质量减小,故A极是负极,B极是正极,根据构成情况判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸,A、B两项正确;原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,D项正确。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
原电池原理的应用
问题探究
锌与稀硫酸反应所用原电池装置如图所示,试根据该装置讨论如下问题:
(1)根据该装置可得Zn和Cu的活动性谁强
提示:Zn强。
(2)仿照上面的装置设计装置实现反应Zn+CuSO4 === ZnSO4+Cu。
提示:
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.加快氧化还原反应速率
一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池可以加快反应速率。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
2.比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活动性强。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
3.用于金属保护
将被保护的金属与比其活泼的金属连接,形成原电池。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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4.设计原电池
(1)依据
已知一个氧化还原反应,首先通过分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂(一般为电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
(2)实例
以Zn+H2SO4 === ZnSO4+H2↑为例:
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe === 3Fe2+,不能实现该反应的原电池是(　　)
A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液
答案:D
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
变式训练2有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)
A.a>b>c>d B.b>c>d>a
C.d>a>b>c D.a>b>d>c
答案:C
解析:装置一是原电池,a极质量减小,说明a极金属易失去电子形成离子,故a极金属比b极金属活泼;装置二没有形成原电池,由现象可知b比c活泼,且c位于金属活动性顺序中氢的后面;装置三和四均形成原电池,由现象易知d比c活泼,d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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原电池电极反应式的书写方法
问题探究
1.根据铅酸蓄电池的正、负极材料和电解质,写出各电极反应式。
2.写出氢氧燃料电池在碱性介质中的电极反应式。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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3.如何根据原电池的总反应判断原电池的正、负极 正极反应式、负极反应式和总反应式之间有什么关系
提示:发生氧化反应的一极是原电池的负极,发生还原反应的一极是原电池的正极。在得失电子一致的情况下,总反应式=负极反应式+正极反应式。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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深化拓展
1.电极反应式的书写
(1)原电池负极反应式的书写
①较活泼金属作负极时,电极本身被氧化
若生成的阳离子不与电解质溶液反应,其产物可直接写为金属阳离
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
(2)原电池正极反应式的书写
书写时总的原则是首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒,其次确定该微粒得电子后生成什么物质。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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2.一般电极反应式的书写思路
↓
↓
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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素能应用
典例3燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,若电解质溶液是强碱溶液,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　)
A.负极反应式:O2+2H2O+4e- === 4OH-
B.负极反应式:CH4+8OH--8e- === CO2+6H2O
C.随着放电的进行,溶液的氢氧根浓度不变
D.放电时,溶液中的阴离子向负极移动
答案:D
任务一
任务二
任务三
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变式训练3锂电池是一代新型高能电池,它以能量密度大而受到普遍重视,目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反应为
答案:B
解析:根据原电池中,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再结合总反应可知,Li失去电子生成Li+被氧化,为负极;MnO2得到电子被还原,为正极。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
1.下列叙述正确的是(　　)
A.原电池的负极发生得电子的还原反应
B.原电池中较活泼的金属作正极
C.原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成
D.原电池中发生氧化反应的电极是负极
答案:D
解析:原电池的两极可以是两种活动性不同的金属,也可以是金属与导电的非金属(例如石墨),原电池的负极失去电子发生氧化反应,故A、B、C三项错误,只有D项正确。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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2.下列有关电池的叙述不正确的是(　　)
A.水果电池是方便实用的家用电池
B.铅酸蓄电池是一种常用的二次电池
C.氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置
D.锌锰干电池工作一段时间后,锌外壳逐渐变薄
答案:A
解析:水果电池产生的电流非常微弱且不能连续长时间放电,不能作为家用电池;铅酸蓄电池是一种常用的二次电池;氢氧燃料电池产物为水,无污染;锌锰干电池工作时,Zn放电被消耗,故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄,B、C、D三项正确,A项错误。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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3.(双选)根据Zn+Cu2+ === Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池,当Zn为负极时,正极可以选用的材料是(　　)
A.镁 B.石墨 C.铝 D.铅
答案:BD
4.A、B、C都是金属,把A浸入C的硝酸盐溶液中,A的表面有C析出,A、B和酸溶液组成原电池时,B为电池的负极。A、B、C三种金属的活动性顺序为(　　)
A.A>B>C B.A>C>B
C.B>A>C D.B>C>A
答案:C
解析:A能从C的盐溶液中置换出C金属,金属活动性:A>C;A、B和酸溶液组成原电池时,B为负极,则金属活动性:B>A。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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5.近年来野外生存的真人秀节目在各大卫视频繁播放。某节目中野外生存达人用一个柠檬、一排铜钉和一排锌钉制作的水果电池可用于野外生火。某同学感到好奇自己制作了一个这样的“超级柠檬电池”。
(1)写出该电池发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　。
(2)若用铁片代替锌片,LED灯　　　　　(填“能”或“不能”,下同)亮,若用铁片代替铜片,LED灯　　　　　亮。
(3)若用银片代替锌片,LED灯　　　　　亮。
(4)由上面分析可知,构成原电池的条件有 　。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
随堂检测
答案:(1)Zn+2H+ === H2↑+Zn2+　(2)能　能　(3)不能　(4)①两个活泼性不同的金属电极(或其中一个为导电的非金属电极);②电解质溶液;③形成闭合回路;④自发进行的氧化还原反应。