化学人教版（2019）必修第二册6.1.2化学反应与电能（共40张ppt）

(共40张PPT)
第一节 化学反应与能量变化
第2课时：化学反应与电能
第六章 化学反应与能量
原电池原理及构成条件
01
原电池原理的应用
02
电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。
原电池原理及构成条件
那么，电的来源有哪些呢？
原电池原理及构成条件
太阳能发电
风力发电
核能
地热能发电
水力发电
生物质能
潮汐能发电
火力发电
获取电源的途径
原电池原理及构成条件
日常使用的电能主要来自火力发电
2015年我国发电总量构成图
其次来自水力发电
原电池原理及构成条件
近几年中国发电总量构成对比
火力发电--化学能间接转化为电能
原理：
火电(火力发电)是通过化石燃料(如煤、石油、天然气)燃烧，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。
原电池原理及构成条件
火力发电--化学能间接转化为电能
能量转化过程：
化学能
燃烧燃烧
热能
蒸汽轮机
机械能
发动机
电能
其中,燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键。
原电池原理及构成条件
火力发电有什么弊端？如何尽量克服这种弊端？
蒸汽
化学能
(燃料)
燃烧
发电机
热能
机械能
(涡轮机)
电能
弊端
化石燃料属于不可再生资源，用化石燃料发电会造成资源的浪费
火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，能量损失大
化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如SO2、CO、NO2、粉尘等) ，污染环境
直接
原电池原理及构成条件
化学反应与电能
生活中常见的电池
纽扣电池
干电池
铅酸电池
锂电池
电池是如何产生电流的？
原电池原理及构成条件
实验探究
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6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。
原电池原理及构成条件
实验探究
实验装置
实验现象 铜片： 锌片： 铜片： 锌片： 铜片：
锌片：
电流表：
实验结论
没有变化
逐渐溶解，
有气泡产生
有气泡产生
逐渐溶解
有气泡产生
逐渐溶解
指针发生偏转
锌与稀硫酸反应产生氢气，而铜不反应
锌失去电子，经导线流向铜片，H＋在铜片上得到电子被还原生成H2
锌与稀硫酸反应产生氢气（氢气从铜片逸出）导线中有电流通过
原电池原理及构成条件
原电池
1.定义：将___________转变成___________的装置叫做原电池。
化学能
电能
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正极
负极
e－
2.本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。有自发的氧化还原反应
原电池原理及构成条件
原电池原理及构成条件
原电池
3.工作原理
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正极
负极
e－
Cu上H2是如何产生的？
由元素守恒，H2来自于H+
H+如何变成H2的
由化合价，H+得电子变成H2
反应式为：2H+ + 2e- = H2↑
电流计指针偏转了
电子经导线，从负极到正极
反应式为：Zn－2e－=Zn2+
由化合价，Zn失电子变成Zn2+
哪个物质失电子？
4. 电极与电极反应(以铜锌原电池为例)
负极：
铜片
Zn - 2e- = Zn2+
2H+ + 2e- = H2↑
锌片
（氧化反应）
正极：
负极：
失电子（电子流出）的一极，
化合价升高，发生氧化反应。
总反应：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
(离子方程式）
正极：
得电子（电子流入）的一极，化合价降低，发生还原反应。
（还原反应）
原电池原理及构成条件
5. 原电池中电子、电流流向
内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极。
外电路：电子由负极→正极，电流由正极→负极。
原电池原理及构成条件
电子不下水，
离子不上岸
内容内容内容
6.构成原电池的条件
①具有两个能导电的电极
稀硫酸
Zn Zn
一般为两种活动性不同的金属
稀硫酸
Zn Cu
较活泼的金属做负极
较不活泼的金属做负极
或金属与能导电的非金属（石墨等）
原电池原理及构成条件
内容内容内容
②具有电解质溶液或熔融电解质
稀硫酸
Zn Cu
酒精
Zn Cu
原电池原理及构成条件
③电极间形成闭合回路
稀硫酸
Zn Cu
Zn Cu
稀硫酸
稀硫酸
Zn Cu
用导线连接两极与电解质溶液共同形成闭合回路
也可以让两个电极直接接触
原电池原理及构成条件
内容内容内容
④能自发进行氧化还原反应
一般负极与电解质溶液发生氧化还原反应
即原电池的总反应
稀硫酸
Ag Cu
硫酸铜
Ag Cu
原电池原理及构成条件
① 两种活泼性不同的金属作电极（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）其中较活泼金属为负极，较不活泼金属（或非金属）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）；
② 电解质溶液
酒精、蔗糖、四氯化碳不是电解质
③ 形成闭合回路
④ 能自发地发生氧化还原反应
如： Al / NaOH / Mg 原电池 ： 是Al作负极
Cu / HNO3 （浓） / Fe 原电池 ： 是Cu作负极
两极一液一连线
原电池原理及构成条件
×
√
√
×
×
×
下列装置是否可以构成原电池？
原电池原理及构成条件
判断依据 负极 正极
电极材料
电子流向
电流流向
电极反应
电极现象
溶液中离子流向
活泼金属
活泼性较弱的金属或能导电的非金属
电子流入
电子流出
氧化反应
还原反应
质量减小或溶解
有气泡产生或质量增加
阴离子流向负极
阳离子流向正极
电流流入
电流流出
原电池原理及构成条件
判断正负极写出总反应式及电极反应式
【例题1】
负极(铜)：Cu - 2e- = Cu2+
正极(银)：2Ag+ + 2e- = 2Ag
Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag
Cu
Ag
AgNO3
C
Fe
CuSO4
正极(石墨)：Cu2++2e－=Cu
负极(铁)：Fe －2e － = Fe2+
Fe ＋ Cu2+＝Fe2＋＋ Cu
电极反应方程式的书写
原电池原理及构成条件
[例题2] 请写出右边原电池的电极反应式。
Mg Al
NaOH溶液
A
先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na〔Al(OH)4〕+ 3H2↑
2Al + 6H2O + 2 OH－ = 2〔Al(OH)4〕- + 3H2↑
拆成离子方程式：
负极总反应： Al +4OH- －3e－ ＝〔Al(OH)4〕-
正极：总反应－负极反应：
6H2O ＋6e－ ＝6OH—＋ 3H2↑
-6e-
+6e-
2. Al和Cu作电极所构成的原电池电解质溶液为稀硫酸
①Al作____极, ②Cu作____极
电极反应式是：负极 ___________________
正极 ___________________
总反应式_____________________
负
正
2Al-6e-=2Al3+
6H++6e-=3H2↑
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 ↑
(2Al+6H+=2Al3++3H2 ↑)
变式 Al和Cu作电极所构成的原电池电解质溶液为浓硝酸
① Al作____极 ② Cu作____极
电极反应式是：负极 ___________________
正极 ___________________
总反应式_______________________
正
负
Cu-2e-=Cu2+
2NO3-+4H++2e-=2NO2 ↑+2H2O
Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
(Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O)
Cu Al
稀硫酸
A
电极反应：
负极
失去电子的一极
氧化反应
活性强
正极
得到电子的一极
还原反应
活性弱
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
H2SO4 (aq)
Ag
Fe
典题精练
1.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。
Zn
Cu
I
e-
e-
I
Fe
Fe－2e - = Fe2+
Ag
2H++2e - = H2↑
Fe+2H+ = Fe2+ +H2↑
CuSO4 (aq)
Zn
Zn－2e - = Zn2+
Cu
Cu2+ +2e - = Cu
Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu
外电路：
负极 → 正极
e-
正极 → 负极
Ⅰ
原电池原理的应用
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。
原电池
原电池原理的应用
比较金属的活动性
一般情况下，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：______。
A＞B
原电池原理的应用
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。
原电池原理的应用
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
原电池原理的应用
简易水果电池的制作
探究制作水果电池对电极材料的要求
已知电流表的指针偏向电子流入的电极
原电池原理的应用
原电池原理的应用
用于金属防护
原理——作原电池正极的金属材料不参与反应,使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。
例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与锌块相连，使锌作为原电池的负极（牺牲阳极的阴极保护法）。
原电池原理的应用
双液原电池
双液原电池的工作原理
外电路
内电路
双液原电池工作原理
失去电子的物质
阳离子接受电子的场所
阴离子
还原反应
Cu2++2e- = Cu
导线中电子流向
负极液
正极液
盐桥
阳离子
氧化反应
Zn-2e- =Zn2+
思维建模：双液原电池工作原理
负极
正极
外电路传导电子，形成电流
内电路传导离子，形成闭合回路
阳离子
阳离子
第一节
化学反应与能量变化
第2课时
定义
锌铜原电池
将化学能转变为电能的装置
负极(Zn)：Zn - 2e- = Zn2+
正极(Cu)：2H+ + 2e- = H2↑
原电池的组成条件
条件一：自发的氧化还原反应
条件二：活泼性不同的两电极
总反应：Zn ＋ 2H+ = Zn2+ + H2↑
条件三：电解质溶液
条件四：形成闭合回路
电子方向：负极→导线→正极
电流方向：与电流相反
离子方向：阳离子→正极 阴离子→负极
注意：电子不下水，离子不上岸