【課件】第2課時化學反應與電能 2023-2024學年高一化學人教版（2019）必修第二冊

第6章化學反應與能量

第一節(jié)化學反應與能量變化第2課時化學反應與電能導入我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔苤饕獊碜曰鹆Πl(fā)電?；鹆Πl(fā)電是通過化石燃料燃燒時發(fā)生的氧化還原反應,使化學能轉(zhuǎn)化為熱能,加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機,帶動發(fā)電機發(fā)電。火力發(fā)電過程中,化學能經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)化過程,間接轉(zhuǎn)化為電能,其中,燃燒(氧化還原反應)是關鍵。火力發(fā)電過程中能量的轉(zhuǎn)化如下:導入[播放視頻]“火力發(fā)電”。導入我國以火力發(fā)電為主,其優(yōu)缺點有哪些?優(yōu)點:我國煤炭資源豐富;電能清潔安全、快捷方便。缺點:煤炭是不可再生能源,會造成能源危機;煤炭燃燒會產(chǎn)生大量溫室氣體及污染性氣體,可能導致酸雨和溫室效應;能量經(jīng)多次轉(zhuǎn)換,損耗大,燃料的利用率低。導入那么能否把化學能直接轉(zhuǎn)化為電能呢?一、原電池的工作原理[演示實驗]Cu?Zn原電池實驗1.實驗步驟:(1)將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中,觀察現(xiàn)象。(2)用導線連接鋅片和銅片,觀察、比較導線連接前后的現(xiàn)象。(3)用導線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表,觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。一、原電池的工作原理[演示實驗]Cu?Zn原電池實驗2.實驗現(xiàn)象:(1)當鋅片與銅片插入稀硫酸時,鋅片表面氣泡產(chǎn)生,銅片表面無氣泡產(chǎn)生。(2)用導線將鋅片和銅片相連后,鋅片逐漸溶解,銅片上有氣泡產(chǎn)生。(3)串聯(lián)電流表后,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)(說明導線中有電流通過)。一、原電池的工作原理[演示實驗]Cu?Zn原電池實驗3.實驗分析:(1)當插入稀硫酸的鋅片和銅片用導線連接時,由于Zn比Cu活潑,與稀硫酸作用容易失去電子,被氧化成Zn2+而進入溶液。(2)電子由Zn片通過導線流向Cu片,溶液中的H+

從Cu片上獲得電子,被還原成氫原子,氫原子結(jié)合成氫分子從Cu片上放出。鋅片:Zn?2e?

Zn2+(氧化反應)銅片:2H++2e?

H2↑(還原反應)一、原電池的工作原理[演示實驗]Cu?Zn原電池實驗4.實驗結(jié)論:導線連接鋅片和銅片后,氣泡在銅片上產(chǎn)生,導線中有電流通過,整個過程中化學能轉(zhuǎn)化為電能。一、原電池的工作原理原電池:(1)原電池的概念:將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(2)原電池的本質(zhì):發(fā)生氧化還原反應。(3)原電池的原理:原電池使氧化反應、還原反應分別在兩個不同區(qū)域進行,使氧化還原反應中轉(zhuǎn)移的電子通過導體發(fā)生定向移動,形成電流,實現(xiàn)化學能向電能的轉(zhuǎn)化。一、原電池的工作原理原電池:(4)原電池的電極反應:負極:電子流出的一極,發(fā)生氧化反應。正極:電子流入的一極,發(fā)生還原反應。(5)原電池中電子、離子流向:電極和導線中的導電微粒是電子,電子從負極流出,經(jīng)導線流向正極。陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。二、原電池的構(gòu)成條件[問題思考]1.圖1裝置中的銅起什么作用?能否用其他物質(zhì)代替?2.圖2裝置中將鋅片換成銅,能形成原電池嗎?3.圖2裝置中用酒精代替稀硫酸能形成原電池嗎?1.銅作導體。能用石墨、較不活潑的金屬等物質(zhì)代替銅。2.不能,無自發(fā)進行的氧化還原反應。3.不能,酒精是非電解質(zhì),不導電。二、原電池的構(gòu)成條件原電池的構(gòu)成條件:二、原電池的構(gòu)成條件小試牛刀1.正誤判斷。(1)火力發(fā)電過程中,機械能轉(zhuǎn)化為電能是整個能量轉(zhuǎn)化的關鍵。()(2)原電池的電極材料必須是金屬。()(3)原電池工作時,正極與負極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同。()(4)在鋅銅原電池中,電子由鋅通過導線流向銅,再由銅通過電解質(zhì)溶液流回鋅。()(5)原電池中,陽離子向正極移動。()××√×√二、原電池的構(gòu)成條件2.根據(jù)原電池原理,結(jié)合裝置圖,按要求解答問題:(1)若X為Zn,Y為硫酸銅溶液,則X為(填電極名稱)______,判斷依據(jù)是_____________________________________

;銅電極的名稱是_______,溶液中的Cu2+移向_________

(填“Cu”或“X”)電極。負極鋅的活潑性比銅強(或Zn的還原性比Cu強)正極Cu二、原電池的構(gòu)成條件2.根據(jù)原電池原理,結(jié)合裝置圖,按要求解答問題:(2)若X為銀,Y為硝酸銀溶液,則X為________(填電極名稱),判斷依據(jù)是______________________________________;銅電極的名稱是_________,溶液中的Ag+移向_______(填“Cu”或“X”)電極。X電極上的電極反應式為__________________。正極銅的活潑性比銀強(或Cu的還原性比Ag強)負極XAg+

+e?

Ag二、原電池的構(gòu)成條件【歸納總結(jié)】原電池正、負極的判斷方法:三、原電池工作原理的應用原電池的應用:1.加快氧化還原反應的進行。在原電池中,氧化反應和還原反應分別在兩極進行,溶液中粒子運動相互間的干擾減小,使反應加快。2.比較金屬的活動性。一般地,若兩種金屬A、B與電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池,若金屬A作負極,則金屬活動性:A>B。3.設計原電池。一般氧化還原反應中的還原劑作負極,氧化劑作電解質(zhì)溶液,比負極活動性弱的金屬或石墨等能導電的非金屬作正極。三、原電池工作原理的應用小試牛刀1.正誤判斷。(1)原電池中,負極材料的活動性一定強于正極材料的活動性。()(2)只要是自發(fā)、放熱的化學反應就可以設計為原電池。()(3)原電池的負極上一定發(fā)生氧化反應,故負極本身質(zhì)量一定減輕。()(4)向Zn和稀H2SO4反應的溶液中滴加幾滴CuSO4溶液,產(chǎn)生氣泡的速率加快,是因為構(gòu)成了原電池。()(5)原電池中正極材料必須與電解質(zhì)溶液中的某種離子反應。()×××√×三、原電池工作原理的應用2.現(xiàn)有如下兩個反應:A:H2SO4+2KOHK2SO4+2H2OB:Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2

(1)上述兩反應中,_______(填序號)反應能設計成原電池,其原因是_______________________________________________________________________。B反應A為非氧化還原反應,沒有電子轉(zhuǎn)移;反應B為氧化還原反應,有電子轉(zhuǎn)移三、原電池工作原理的應用2.現(xiàn)有如下兩個反應:A:H2SO4+2KOHK2SO4+2H2OB:Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2

(2)將上述反應中能設計成原電池的反應設計成原電池。①寫出電極反應式及反應類型:負極:___________________,___________。正極:___________________,___________。Cu?2e?Cu2+氧化反應2Fe3++2e?2Fe2+還原反應三、原電池工作原理的應用2.現(xiàn)有如下兩個反應:A:H2SO4+2KOHK2SO4+2H2OB:Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2

(2)將上述反應中能設計成原電池的反應設計成原電池。②畫出裝置圖并標明電極材料、電解質(zhì)溶液和電子流向。③若導線上通過2mol電子,則負極質(zhì)量減輕_______g。64總結(jié)課堂練習1.某興趣小組設計的簡易原電池裝置如圖所示。該電池工作時,下列說法正確的是()A.鋅片作正極B.銅片上有氣泡產(chǎn)生C.將電能轉(zhuǎn)化為化學能D.電子由銅片經(jīng)導線流向鋅片B課堂練習2.如圖所示原電池裝置中,溶液為稀硫酸,電子流向如圖所示。下列說法正確的是()A.電子流動方向為:X電極→導線→Y電極→溶液→X電極B.X電極上發(fā)生氧化反應,Y電極上發(fā)生還原反應C.若兩電極分別為Zn和石墨棒,則X為石墨棒,Y為ZnD.氫氣產(chǎn)生在X電極上,SO42?移向Y電極B課堂練習3.

鐵及鐵的化合物應用廣泛,如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。(1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式:________________