化学人教版（2019）必修第二册6.1.2化学反应与电能（共32张ppt）

(共32张PPT)
第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
6.1.2 化学反应与电能
学习目标
通过实验探究，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，能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，分析简单原电池的工作原理，判断原电池的正负极。
能设计实验探究方案进行对比实验，认识构成原电池原理的条件及其原理，能基于铜锌电池模型的认识，通过对化学电源的分析，能利用原电池模型分析新型电池工作原理。
火力发电
水力发电
风力发电
太阳能发电
核能发电
电池供电
课堂导入
课堂导入
一、火力发电——化学能间接转化为电能
火电站的工作原理
化学能(煤)
燃烧
蒸汽轮机
机械能
发电机
电能
热能
火力发电缺点：
①燃料不可再生，煤炭燃烧会造成环境污染
②经多次转换，成本高，损耗大，燃料的利用率低
？
Q1:化学反应的能量能不能直接转变为电能呢？
Q2:化学能直接转化为电能需要满足什么条件？
（1）物质间的反应必须是氧化还原反应；
（2）反应能够自发进行（反应条件与限度）。
想一想
二、原电池——化学能直接转化为电能
观看视频，尝试分析过程，解释原理
二、原电池——化学能直接转化为电能
二、原电池——化学能直接转化为电能
实 验 现 象
铜片插入稀硫酸
锌片插入稀硫酸
锌片和铜片上 端连接在一起 插入稀硫酸 铜片
锌片
电流表
铜片上无气泡
锌片上有气泡
铜片上有气泡
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
锌片逐渐溶解无气泡
电流表的指针偏转
思考：铜片上为什么有气泡
二、原电池——化学能直接转化为电能
e-
e-
e-
氧化反应
还原反应
Ⅰ
锌片：负极
铜片：正极
电流方向：铜 → 导线 → 锌→溶液 → 铜（循环）
电子流向（外电路）: 锌 → 导线 → 铜
阴阳离子（内电路）：阳离子向正极，阴离子向负极【正正负负】
注意：电子不入水，离子不上岸
原电池
负极：
氧化反应
电子流出
正极：
还原反应
电子流入
外电路：
电子定向移动
内电路：
阴阳离子定向移动
注意：
电子不能进入水溶液，离子不能进入导线
负氧正还
三、原电池的概念
（1）概念：将化学能直接转变为电能的装置
（2）本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
阳离子
阴离子
SO42-
外电路
内电路
负极
正极
（3）形成条件：
④有自发进行的氧化还原反应
①两个活泼性不同的电极
如：金属与金属、金属与非金属
②电解质溶液 (溶液或者熔融)
③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路
请判断以下能否形成原电池，若可以哪个是负极
无闭合回路
无自发氧化还原反应
金属活泼性相同
无电解质溶液
可以
可以
归纳总结
能否构成原电池的判断——四看
（1）看电极：两极为导体且活泼性不同
（2）看溶液：两极在导电的电解质溶液中
（3）看回路：形成闭合回路或两极直接接触
（4）看本质：有无自发的氧化还原反应发生
判断原电池正负极方法（重要）
判断依据 正极 负极
电极材料
电子流向
电极反应
电极现象
溶液中离子流向
不活泼金属或非金属导体
活泼金属
电子流入
电子流出
还原反应
氧化反应
电极增重或产生气体
电极减轻
阳离子流向正极
阴离子流向负极
电流流向
电流流出
电流流入
四、设计原电池
结合原电池的形成条件思考如何设计原电池？
(1)定：确定一个能够自发进行的放热的氧化还原反应。
(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应。
负极反应：还原剂－ne－===氧化产物
正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物
(3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。
(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。
以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例，请画出原电池装置图
材料选择 电极反应式 装置
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：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e===Cu
四、设计原电池
四、设计原电池
五、原电池的应用
（1）制作化学电池：将化学能直接转变为电能的装置
（2）加快反应速率：原电池将氧化反应和还原反应分别在两个不同区域进行
（3）判断金属活动性顺序：活泼金属作负极
（4）保护金属：作原电池正极的金属材料不参与反应，被保护
牺牲阳极的阴极保护法
甲生成的Zn2＋排斥H＋，使H＋越来越难靠近Zn表面得电子。
乙Zn失去的电子沿导线聚集在Cu棒上，溶液中H＋非常容易靠近Cu表面得电子生成H2，因此反应速率加快。
七、常见化学电源
1.一次电池（只能使用一次，不能充电复原继续使用）
(1)碱性锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2
正极： 负极： 电解质溶液：
锌筒
MnO2
KOH
负极：
正极：
Zn－2e－ + 2OH－ = Zn(OH) 2
2MnO2＋2e－＋2H2 O = 2MnO(OH) + 2OH－
电极方程式书写（重要）
列物质
看环境
配守恒
两式加
验总式
准确判断电池的正、负极,找出电极反应物和电极产物
根据环境配平电荷，最后配平整体守恒
酸溶液配氢离子，碱溶液配氢氧根，其它看题干
正负极电极方程式相加等于总反应方程式
标得失
根据元素化合价升降标得失电子数
七、常见化学电源
2.二次电池(可充放电，循环使用）
(1)铅蓄电池(Pb—H2SO4—PbO2)
铅蓄电池是最常见的二次电池，放电总反应为：
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) === 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
负极：
正极：
Pb－2e－＋SO42- ===PbSO4
PbO2＋2e－＋SO42-＋4H＋===PbSO4＋2H2O
七、常见化学电源
(1)燃料电池(H2—H2SO4—O2)：
总反应式：2H2＋O2===2H2O
负极：____________________________；
正极：____________________________________。
(2)燃料电池(H2—KOH—O2)：
总反应式：2H2＋O2===2H2O
负极：________________________________________；
正极：______________________________________。
2H2－4e－===4H＋
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
2H2－4e－＋4OH－===2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
3.燃料电池
(3)甲烷燃料电池
①酸性介质(如H2SO4)
总反应式：____________________________________________。
负极反应式：__________________________________________。
正极反应式：__________________________________________。
②碱性介质(如KOH)
总反应式：____________________________________________。
负极反应式：__________________________________________。
正极反应式：__________________________________________。
课堂小结
格林太太有一口整齐而洁白的牙齿。但其中镶有两颗假牙：一颗是黄金的――这是格林太太富有的象征；另一颗是不锈钢的――这是一次车祸留下的痕迹。
令人百思不解的是：打从车祸以后，格林太太经常头疼、夜间失眠、心情烦躁……医生绞尽脑汁，但格林太太的病症未有丝毫的减轻，而且日趋严重……
请你为格林太太想想办法
学以致用：
由于金和铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，故构成原电池，产生微小的电流，使得格林太太头痛。
办法一：两颗都镶成金牙
处方：
病因：
医学常识：
如果电流长时间刺激人的神经，哪怕是很微弱的电流，都会导致人体生理系统紊乱，引发一系列病症。
办法二：拔掉不锈钢牙
办法三：两颗都换成烤瓷牙
课堂小练
1.请判断以下能否形成原电池，如果能形成，负极是哪一极？
稀硫酸
Al
Mg
A
氢氧化钠
Al
Mg
A
稀硝酸
Fe
Cu
A
浓硝酸
Fe
Cu
A
稀硫酸
硫酸铜
Zn
2.过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是（　　）
A．加入适量NaCl溶液 B．加入适量的水
C．加入几滴硫酸铜溶液 D．再加入少量稀硫酸
C
课堂小练
3.下列有关电池的说法不正确的是(　　)
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
B
课堂小练
4.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，D上产生大量气泡；
A、C相连时，电流由C经导线流向A；
B、D相连时，电子由D经导线流向B，
则此四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）
① A＞B＞C＞D ② A＞C＞D＞B
③ C＞A＞B＞D ④ B＞A＞C＞D
②
A＞B
C＞D
A＞C
D＞B