2020版新教材高中化學第六章化學反應與能量第一節(jié)第2課時化學反應與電能課件新人教版必修第二冊

1、第2課時化學反應與電能第2課時化學反應與電能2020版新教材高中化學第六章化學反應與能量第一節(jié)第2課時化學反應與電能課件新人教版必修第二冊知識鋪墊新知預習自主測試1.氧化還原反應中氧化劑得到電子、元素化合價降低、發(fā)生 還原反應;還原劑失去電子、元素化合價升高、發(fā)生氧化反應。 2.氧化還原反應的本質是電子的轉移。寫出鋅和稀硫酸反應的化學方程式,并用雙線橋法標出電子轉移的方向和數(shù)目:3.生活中常見的化學電源有鋰電池、鉛酸蓄電池、干電池、 光伏電池等。4.隨意丟棄廢舊電池的主要危害是重金屬污染。知識鋪墊新知預習自主測試1.氧化還原反應中氧化劑得到電子、元知識鋪墊新知預習自主測試1.火力發(fā)電燃煤發(fā)電的

2、能量轉化過程(1)在電力中占較大比重的火電的能量轉化過程:(2)上述轉化過程的關鍵是燃燒,燃燒一定是氧化還原反應(本質是電子的轉移)。【微思考1】火力發(fā)電有何缺點?提示污染環(huán)境、能量利用率低。知識鋪墊新知預習自主測試1.火力發(fā)電燃煤發(fā)電的能量轉化過知識鋪墊新知預習自主測試2.原電池(1)定義:把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。(2)工作原理(以銅-鋅-稀硫酸原電池為例):原電池原理示意圖 知識鋪墊新知預習自主測試2.原電池原電池原理示意圖 知識鋪墊新知預習自主測試(3)電子的流向:電子由負極經(jīng)導線流向正極。電解質溶液中離子移動方向:陽離子向正極定向移動,陰離子向負極定向移動?？珊営洖?正正負負解釋:正

3、(指陽離子)正(指正極)、負(指陰離子)負(指負極)。(4)反應本質:原電池反應的本質是自發(fā)進行的氧化還原反應。知識鋪墊新知預習自主測試(3)電子的流向:電子由負極經(jīng)導線流知識鋪墊新知預習自主測試3.化學電源(1)干電池最早使用的化學電池是鋅錳干電池,它是一種一次電池,放完電后不能充電。【微思考2】原電池的電極材料都必須是金屬嗎?提示原電池的電極材料可以是兩種活潑性不同的金屬,也可以是一種金屬與一種可導電的惰性材料(如石墨);在燃料電池中,電極本身均不發(fā)生反應,故兩極均可用惰性材料。知識鋪墊新知預習自主測試3.化學電源知識鋪墊新知預習自主測試(2)充電電池充電電池又稱二次電池,它在放電時所進行

4、的氧化還原反應,在充電時可以逆向進行,使電池恢復到放電前的狀態(tài)。常見的二次電池:鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。應用:手機、筆記本式計算機、照相機和攝像機等所用電池大多為鋰離子電池。知識鋪墊新知預習自主測試(2)充電電池知識鋪墊新知預習自主測試1.判斷正誤(正確的打“”,錯誤的打“”)(1)水能、風能和化石能源均屬于一次能源。()(2)火力發(fā)電過程經(jīng)過了化學能轉化為熱能,熱能轉化為動能,動能轉化為電能的過程。()(3)原電池工作時電子從正極流出。()(4)原電池中的陰離子移向正極。()答案:(1)(2)(3)(4)知識鋪墊新知預習自主測試1.判斷正誤(正確的打“”,錯誤的知識鋪墊新知預習自

5、主測試2.下列裝置中,能構成原電池的是()A.只有甲B.只有乙C.只有丙D.除乙均可以答案:C解析:甲裝置不能構成閉合回路,乙裝置兩極材料相同,丁裝置酒精是非電解質,只有丙裝置具備原電池的構成條件。知識鋪墊新知預習自主測試2.下列裝置中,能構成原電池的是(任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測原電池的工作原理問題探究上面是某實驗小組設計的水果電池,生活中還有多種常見的電池,如干電池、鉛酸蓄電池、鋰離子電池等。你知道原電池是如何工作的?請按如下裝置進行探究吧!任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測原電池的工作原理任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測任務一任務二任務三素養(yǎng)脈

6、絡隨堂檢測(1)裝置中,哪個發(fā)生的反應更快?提示反應更快。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(1)裝置中,哪個發(fā)生任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識拓展1.原電池構成條件即:兩極-液-連環(huán),負極氧化,正極還原任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識拓展任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.原電池的工作原理 任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.原電池的工作原理 任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.原電池正、負極判斷的五個依據(jù) 任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.原電池正、負極判斷的五任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用典例1如圖是Zn和Cu形成的原電池,某實驗興趣小組做完實驗后,在

7、讀書卡片上記錄如下。在卡片上描述合理的是 ()實驗后的記錄:Zn為正極,Cu為負極H+向負極移動電子流動方向,由Zn經(jīng)外電路流向CuCu極上有H2產生若有1 mol電子流過導線,則產生H2的物質的量為0.5 mol正極的電極反應式為Zn-2e- = Zn2+A.B.C.D.任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用Zn為正極,Cu任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:B解析:在該原電池中,Zn比Cu活潑,故Zn作負極,Cu作正極,電子由Zn流出經(jīng)導線流向Cu,負極反應為Zn-2e- = Zn2+,正極反應為2H+2e- = H2,故每轉移1 mol電子時,產生H2 0.5 mol,在溶液中H

8、+向正極移動, 向負極移動,故錯誤,正確。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:B任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練1如圖所示,電流計指針發(fā)生偏轉,同時A極質量減小,B極上有氣泡產生,C為電解質溶液,下列說法錯誤的是()A.B極為原電池的正極B.A、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸C.C中陽離子向A極移動D.A極發(fā)生氧化反應答案:C解析:原電池中,負極金屬失去電子,溶解,質量減小,故A極是負極,B極是正極,根據(jù)構成情況判斷A、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸,A、B兩項正確;原電池中,陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,C項錯誤;負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應,D項正確。任務

9、一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練1如圖所示,電流計任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測原電池原理的應用問題探究鋅與稀硫酸反應所用原電池裝置如下圖所示,試根據(jù)該裝置討論如下問題:(1)根據(jù)該裝置可得Zn和Cu的活潑性誰強?提示Zn強。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測原電池原理的應用任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(2)仿照上面的裝置設計裝置實現(xiàn)反應Zn+CuSO4 = ZnSO4+Cu。 任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(2)仿照上面的裝置設計裝任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識拓展1.比較金屬的活動性強弱(1)依據(jù)原電池中,一般活動性強的金屬為負極,活動性弱的金屬為正極。(2)應

10、用如有兩種金屬A和B,用導線連接后插入到稀硫酸中,觀察到A極溶解,B極上有氣泡產生,由原電池原理可知,金屬活動性:AB。2.加快氧化還原反應速率的方法如實驗室用Zn和稀硫酸反應制H2,常用粗鋅,它產生H2的速率快。原因是粗鋅中的雜質和鋅、稀硫酸形成原電池,加快了鋅的腐蝕,使產生H2的速率加快;如加入CuSO4溶液,Zn置換出Cu,附著在鋅片上形成原電池也可以加快反應速率。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識拓展任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.設計原電池(1)依據(jù)已知一個氧化還原反應,首先通過分析找出氧化劑、還原劑,一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化),氧化劑(電解質溶液中的陽離子)

11、在正極上被還原。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.設計原電池任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(2)實例以Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2為例:任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(2)實例任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用典例2某原電池總反應離子方程式為2Fe3+Fe = 3Fe2+,不能實現(xiàn)該反應的原電池是()A.正極為Cu,負極為Fe,電解質溶液為FeCl3溶液B.正極為C,負極為Fe,電解質溶液為Fe(NO3)3溶液C.正極為Ag,負極為Fe,電解質溶液為Fe2(SO4)3溶液D.正極為Ag,負極為Fe,電解質溶液為CuSO4溶液答案:D解析:由2Fe3+Fe = 3F

12、e2+得出負極反應式為Fe-2e- = Fe2+,正極反應式為2Fe3+2e- = 2Fe2+,可知負極材料為鐵,正極材料為比鐵不活潑的導體,電解質溶液中必須有Fe3+。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練2有a、b、c、d四個金屬電極,有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下:由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練2有a、b、c、d任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:C解析:裝置一是原電池,a極質量減小,說明a極金屬易失去電子形成離子,故a極金屬比b極金屬活潑

13、;裝置二沒有形成原電池,由現(xiàn)象可知b比c活潑,且c位于金屬活動性順序中氫的后面;裝置三和四均形成原電池,由現(xiàn)象易知d比c活潑,d比a活潑。因此四種金屬的活動性順序為dabc。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:C任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測原電池電極反應式的書寫方法問題探究1.根據(jù)鉛酸蓄電池的正、負極材料和電解質,寫出各電極反應式。2.寫出氫氧燃料電池在堿性介質中的電極反應式。3.如何根據(jù)原電池的總反應判斷原電池的正、負極?正極反應式、負極反應式和總反應式之間有什么關系?提示發(fā)生氧化反應的一極是原電池的負極,發(fā)生還原反應的一極是原電池的正極。總反應式=負極反應式+正極反應式。任務一任

14、務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測原電池電極反應式的書寫方法任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識拓展1.電極反應式的書寫(1)原電池負極反應式的書寫較活潑金屬作負極時,電極本身被氧化若生成的陽離子不與電解質溶液反應,其產物可直接寫為金屬陽離子,如Zn-2e- = Zn2+,Cu-2e- = Cu2+。若生成的金屬陽離子與電解質溶液反應,其電極反應為兩反應合并后的反應。如鉛酸蓄電池負極反應為負極本身不反應氫氧(酸性)燃料電池,負極反應為H2-2e- = 2H+;氫氧(堿性)燃料電池,負極反應為H2+2OH-2e- = 2H2O。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識拓展任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢

15、測(2)原電池正極反應式的書寫書寫時總的原則是首先根據(jù)元素化合價變化或氧化性強弱判斷得電子的微粒,其次確定該微粒得電子后生成什么物質。如氫氧(酸性)燃料電池,正極反應為O2+4H+4e- = 2H2O氫氧(堿性)燃料電池,正極反應為O2+2H2O+4e- = 4OH-。(3)書寫復雜電極反應式的方法加減法寫出總反應,如Li+LiMn2O4 = Li2Mn2O4。寫出其中較為簡單的一個半反應(正極或負極),如Li-e- = Li+(負極)。利用總反應與上述一極的反應相減,即得另一電極的反應式,如LiMn2O4+Li+e- = Li2Mn2O4(正極)。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(2)原電

16、池正極反應式的書任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.一般電極反應式的書寫思路 任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.一般電極反應式的書寫思任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用典例3燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧氣(或空氣)起反應將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置,若電解質溶液是強堿溶液,下面關于甲烷燃料電池的說法正確的是 ()A.負極反應式:O2+2H2O+4e- = 4OH-B.負極反應式:CH4+8OH-8e- = CO2+6H2OC.隨著放電的進行,溶液的氫氧根濃度不變D.放電時溶液中的陰離子向負極移動答案:D任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用任務一任務二任務三素養(yǎng)脈

17、絡隨堂檢測變式訓練3鋰電池是一代新型高能電池,它以能量密度大而受到普遍重視,目前已成功研制多種鋰電池。某種鋰電池的總反應為Li+MnO2 = LiMnO2,下列說法正確的是()A.Li是正極,電極反應為Li-e- = Li+B.Li是負極,電極反應為Li-e- = Li+C.MnO2是負極,電極反應為MnO2+e- =D.Li是負極,電極反應為Li-2e- = Li2+答案:B解析:根據(jù)原電池中,負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應,再結合總反應可知,Li失去電子生成Li+被氧化,為負極;MnO2得到電子被還原,為正極。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練3鋰電池是一代新型任務一任務二任務

18、三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測1.下列敘述正確的是()A.原電池的負極發(fā)生得電子的還原反應B.原電池中較活潑的金屬作正極C.原電池中的電極一定要由兩種不同的金屬組成D.原電池中發(fā)生氧化反應的電極是負極答案:D解析:原電池的兩極可以是兩種活動性不同的金屬,也可以是金屬與非金屬(例如石墨),原電池的負極失去電子發(fā)生氧化反應,故A、B、C三項錯誤,只有D項正確。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測1.下列敘述正確的是(任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.下列有關電池的敘述不正確的是()A.水果電池是方便實用的家用電池B.鉛酸蓄電池是一種常用的二

19、次電池C.氫氧燃料電池是一種高效、無污染的發(fā)電裝置D.鋅錳干電池工作一段時間后,鋅外殼逐漸變薄答案:A解析:水果電池產生的電流非常微弱且不能連續(xù)長時間放電,不能作為家用電池;鉛酸蓄電池是一種常用的二次電池,氫氧燃料電池產物為水,無污染;鋅錳干電池工作時,Zn放電被消耗,故工作一段時間后鋅外殼會逐漸變薄,B、C、D三項正確,A項錯誤。任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.下列有關電池的敘述不正任務一任務二任務三素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.(雙選)根據(jù)Zn+Cu2+ = Zn2+Cu的反應原理設計一個原電池,當Zn為負極時,正極可以選用的材料是()A.鎂B.石墨 C.鋁D.鉛答案:BD4.A、B、C都是金屬,把A浸入C的硝酸鹽溶液中,A的表面有C