化学人教版（2019）必修第二册6.1.2化学反应与电能（共26张ppt）

(共26张PPT)
化学反应与电能
第一节 化学反应与能量变化
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。
学习目标
情景引入
神舟飞船
电灯
家用电器
电的获取途径
情景引入
我们日常使用的电能主要来自火力发电。
2020年我国发电总量构成图
情景引入
化学能
燃料燃烧
热能
蒸汽轮机
机械能
发电机
电能
火力发电：化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。
1、煤炭是不可再生资源，会造成能源危机
2、煤炭燃烧会产生污染性气体
3、转换环节多，能量损耗大，能量的利用率低
一、原电池—化学能直接转化为电能
这些电池释放的电能来自哪里
形成电流首先要有电子的定向移动，哪些反应会有电子转移？
化学能
氧化还原反应
一、原电池—化学能直接转化为电能
(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。
Cu
Zn
稀H2SO4
锌片溶解，表面有气泡，铜片表面没有气泡
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
铜与稀硫酸不反应
结论：
2e-
(2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。
Cu
Zn
稀H2SO4
锌片溶解，铜片表面出现气泡。
结论：
产生H2(还原反应)的位置发生了改变
一、原电池—化学能直接转化为电能
结论：通过原电池装置，可将化学能直接转化为电能
(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。
(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。
一、原电池—化学能直接转化为电能
工作原理 （反应方程式） 负极（Zn）
正极（Cu） 总反应离子方程式： 。 电子移动方向 由 极经导线流向 极（电流方向相反）。 离子移动方向 阳离子向 极移动，阴离子向 极移动。 Zn - 2e- === Zn2+
2H+ + 2e- === H2↑
Zn + 2H+ === Zn2+ + H2↑
负 正
正 负
1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。
2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。
失去电子，发生氧化反应
得到电子，发生还原反应
稀硫酸
一、原电池—化学能直接转化为电能
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
氧化反应
还原反应
负极：
阳离子
阴离子
SO42-
发生溶解
产生气泡
原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
外电路
内电路
3.工作原理
2H++2e－=H2↑
正极：
电子不下水
离子不上岸
一、原电池—化学能直接转化为电能
课堂练习
3.下列关于原电池的叙述中，不正确的是(　　)
C
A.原电池的负极发生的反应是氧化反应
B.原电池的正极上发生的反应为还原反应
C.原电池电解质溶液中阳离子移向负极，阴离子移向正极
D.原电池中电子流入的极一定是正极
稀硫酸
实验探究
（可以）
（可以）
（可以）
（不可以）
负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等
实验一：
形成条件一：活泼性不同的两个电极
实验探究
实验二：
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需浸入电解质溶液中
实验探究
实验三：
（可以）
（不可以）
形成条件三：必须形成闭合回路
实验探究
实验四：
（不可以）
形成条件四：能自发进行的氧化还原反应
（可以）
一、原电池—化学能直接转化为电能
4.原电池构成条件
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”、“石墨”）
② 电解质溶液
③ 形成闭合回路
④ 能自发进行氧化还原反应
两极一液一回路一反应
课堂练习
1.“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能,如图所示是某同学设计的几种装置,其中能构成原电池的是 (　　)
A. ③⑤⑦ B. ①④⑤ C. ④⑤⑦ D. ②⑤⑥
A
课堂练习
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:
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
实验 装置
部分 实验 现象 a极质量减小, b极质量增大 b极有气体产生, c极无变化 d极溶解, c极有气体产生 电流从a极流向d极
C
5. 判断原电池正负极方法
判断依据 负极 正极
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
电流流入
电流流出
一、原电池—化学能直接转化为电能
请将反应: Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ 设计成原电池，负极材料、正极材料，以及电解质溶液分别是什么？写出电极反应式，画出原电池装置图。
氧化反应：Fe-2e- = Fe2＋ 故只能用铁做负极
还原反应：Cu2＋+2e- =Cu，
故正极材料只需要活泼性比铁弱即可，如：铜、银、石墨等
电解质溶液：必须含有Cu2＋，为可溶性铜盐。如:CuSO4溶液、CuCl2溶液
建模
6. 原电池设计
一、原电池—化学能直接转化为电能
请将反应:Fe+2Fe3+=3Fe2+ 设计成原电池，负极材料、正极材料，以及电解质溶液分别是什么？写出电极反应式，画出原电池装置图。
负极反应：Fe-2e- = Fe2＋ 故只能用铁做负极
正极反应：2Fe3++2e- =2Fe2+，
故正极材料只需要活泼性比铁弱即可，如：铜、银、石墨等
电解质溶液：必须含有Fe3+，为可溶性铁盐如:FeCl3溶液
6. 原电池设计
一、原电池—化学能直接转化为电能
7. 原电池原理的应用
① 制作化学电源
② 判断金属活动性的强弱
③ 加快反应速率
例如: 实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4 以加快反应速率。
④ 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀
钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀
一、原电池—化学能直接转化为电能
简易电池的设计与制作
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。
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。
1、一次电池
(1)特点：电池放电后不能充电
(2)锌锰干电池
①锌筒为负极，电极反应是Zn - 2e- = Zn2+。
②石墨棒为正极，二氧化锰是氧化剂。
③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。
石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。在使用过程中，电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。
二、常见的化学电源
（1）特点：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
（2）能量转化：
（3）实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
（4）应用：汽车；手机、笔记本电脑
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
二、常见的化学电源
2．二次电池(充电电池)