【Syx】化學(xué)反應(yīng)與電能課件 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

第六章

化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)

化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.借助原電池裝置和原理的學(xué)習(xí)，體會(huì)化學(xué)能到電能的直接轉(zhuǎn)化，提高模型認(rèn)知能力，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法。2.能夠辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成要素，能正確判斷原電池的正、負(fù)極，能夠用電極反應(yīng)式對(duì)簡(jiǎn)單原電池的宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行符號(hào)表征。3.了解各類電池在生產(chǎn)、生活實(shí)際中的應(yīng)用，能夠舉例說明化學(xué)電源對(duì)提高生活質(zhì)量的重要意義。新課導(dǎo)入能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源是城市的血液，現(xiàn)代化程度越高對(duì)能源的依賴越強(qiáng)。能源二級(jí)能源一級(jí)能源在自然界現(xiàn)成存在的能源，如化石燃料、水能等。由一級(jí)能源轉(zhuǎn)換而成的能源，如電能、煤氣、汽油等。生活中的電池化學(xué)反應(yīng)與電能化學(xué)能熱能機(jī)械能電能燃料燃燒蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)能源利用率低30%-40%氧化還原反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)與電能實(shí)驗(yàn)探究6-3(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(dǎo)線連接鋅片和銅片，觀察、比較導(dǎo)線連接前后的現(xiàn)象。(3)如圖6-6所示，用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)輸入標(biāo)題內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)與電能實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①剛開始，鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上無(wú)氣泡產(chǎn)生；

②當(dāng)用導(dǎo)線相連后，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)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①鋅與稀硫酸反應(yīng)，銅不與稀硫酸反應(yīng)；

②導(dǎo)線中有電流通過。2e-Zn+2H+=Zn2++H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2實(shí)驗(yàn)原理：化學(xué)反應(yīng)與電能思考①既然銅片不與稀硫酸反應(yīng)，為什么銅上會(huì)有氫氣生成？②電流表的指針為何偏轉(zhuǎn)？③只將鋅插入H2SO4溶液中，根據(jù)現(xiàn)象知：鋅也失電子變成鋅離子，氫離子也得電子變成氫氣。為什么不產(chǎn)生電流呢？④負(fù)極失電子呈正電性趨勢(shì)，正極呈負(fù)電性趨勢(shì)，溶液中的離子是怎樣移動(dòng)的？化學(xué)反應(yīng)與電能從微觀角度剖析原電池的工作原理Zn+2H+Zn2++H2↑鋅片Zn→Zn2+失去2個(gè)e-即：Zn-2e-=Zn2+銅片H+→H2得到2個(gè)e-即：2H++2e-=H2↑使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)與電能原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。1.電極：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流出（電流流入）的一極。正極發(fā)生還原反應(yīng)，電子流入（電流流出）的一極。負(fù)極（鋅片）（氧化反應(yīng))Zn–2e-=Zn2+總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2正極（銅片)

（還原反應(yīng)）

2H++2e-=H2內(nèi)電路外電路化學(xué)反應(yīng)與電能原電池正負(fù)極的判斷方法電極材料反應(yīng)類型電子流向電極現(xiàn)象離子移向負(fù)極正極較活潑金屬較不活潑金屬或能導(dǎo)電的非金屬

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)

電子流出

電子流入e-不斷溶解、質(zhì)量減小電極增重或有氣體產(chǎn)生陰離子移向陽(yáng)離子移向化學(xué)反應(yīng)與電能原電池的構(gòu)成條件：1．能自發(fā)進(jìn)行的放熱的氧化還原反應(yīng)、一般是負(fù)極與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)2．活動(dòng)性不同的兩極(一般是較活潑金屬作負(fù)極)注意：可以是金屬與金屬，也可以是金屬與導(dǎo)電非金屬（石墨）3．有電解質(zhì)溶液4．兩極形成閉合回路（相連或接觸）下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？稀硫酸AgCuA稀硫酸ZnCu稀硫酸ZnFeZnH2SO4溶液

G√√√√化學(xué)反應(yīng)與電能原電池的應(yīng)用1.比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。2.加快化學(xué)反應(yīng)速率構(gòu)成原電池的反應(yīng)的速率比直接接觸的反應(yīng)的速率快。如實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應(yīng)的速率快，或向溶液中滴入幾滴CuSO4溶液，反應(yīng)加快。3.設(shè)計(jì)化學(xué)電池例如：以2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2為依據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。化學(xué)反應(yīng)與電能（1）將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作原電池的負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式。負(fù)極：Cu-2e-

=Cu2+，正極：2Fe3++2e-

=2Fe2+。（2）確定電極材料若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負(fù)極；若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為氣體（如H2）或溶液中的還原性離子，可用惰性電極（如Pt、碳棒）作負(fù)極。正極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極材料一般不如負(fù)極材料活潑。本例中可用銅棒作負(fù)極，用鉑絲或碳棒作正極。（3）確定電解質(zhì)溶液一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可，如本例中可用FeCl3溶液作電解質(zhì)溶液。（4）構(gòu)成閉合回路將電極用導(dǎo)線連接，使之構(gòu)成閉合回路。設(shè)計(jì)化學(xué)電源還原劑＋氧化劑＝氧化產(chǎn)物＋還原產(chǎn)物氧化還原反應(yīng)還原反應(yīng)形成閉合回路（失電子）（得電子）原電池負(fù)極反應(yīng)物負(fù)極材料正極反應(yīng)物正極材料？設(shè)計(jì)化學(xué)電源原理：理論上任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池設(shè)計(jì)思路(1)定反應(yīng)：確定一個(gè)能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。(2)拆兩半：將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，

分別作為負(fù)極和正極的電極反應(yīng)

還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物(負(fù)極電極反應(yīng))；

氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物(正極電極反應(yīng))。(3)找材料：電極材料必須導(dǎo)電，負(fù)極材料一般選擇較活潑的金屬材料，

或者在該氧化還原反應(yīng)中，本身失去電子的材料；

電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極反應(yīng)。(4)畫裝置：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖。設(shè)計(jì)化學(xué)電源設(shè)計(jì)原電池，以Fe+CuSO4==FeSO4+Cu進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出原電池示意圖，標(biāo)出正負(fù)極和電子移動(dòng)方向，并寫出該電池的正負(fù)極電極反應(yīng)式。探究電解質(zhì)溶液序號(hào)電極（大小相同）電極間距水果種類電流表示數(shù)(μA)①Cu—Al2.0cm西紅柿78.5②Cu—Fe2.0cm西紅柿70.3③Al—Al2.0cm西紅柿0④Cu—Al2.0cm檸檬45.7⑤Cu—Al1.0cm檸檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm檸檬104.5電極材料的選擇對(duì)電池效果的影響？序號(hào)電極（大小相同）電極間距水果種類電流表示數(shù)(μA)①Cu—Al2.0cm西紅柿78.5②Cu—Fe2.0cm西紅柿70.3③Al—Al2.0cm西紅柿0④Cu—Al2.0cm檸檬45.7⑤Cu—Al1.0cm檸檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm檸檬104.5對(duì)比實(shí)驗(yàn)①②③或⑤⑥，得出結(jié)論:在其他條件相同時(shí)，電極材料活潑性差別越大，電池效果越好。自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)電極材料（金屬、石墨棒）形成閉合回路（導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液等）2.原電池的構(gòu)成要素化學(xué)電池1.一次電池：放電之后不能充電的電池。（內(nèi)部氧化還原反應(yīng)無(wú)法逆向進(jìn)行）負(fù)極（鋅筒）：Zn–2e-=Zn2+

氧化反應(yīng)正極（石墨棒）：MnO2得電子還原反應(yīng)鋅逐漸消耗，二氧化錳不斷被還原，電池電壓逐漸降低，最后失效?；瘜W(xué)電池2.二次電池鉛酸蓄電池鎳氫電池鋰離子電池化學(xué)能電能放電充電充電電池紐扣電池干電池筆記本電腦電池手機(jī)鋰電池鉛蓄電池新能源汽車電池發(fā)展中的燃料電池燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有清潔、安全、高效等特點(diǎn)。當(dāng)以氫氣為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水；以甲烷為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水和二氧化碳。與常規(guī)發(fā)電廠相比，其二氧化碳排放量明顯降低。燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在與反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供，這時(shí)電池起著類似試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。燃料電池的供電量易于調(diào)節(jié)，能適應(yīng)用電器負(fù)載的變化，而且不需要很長(zhǎng)的充電時(shí)間，在航天，軍事和交通等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景?；瘜W(xué)電池一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置。特點(diǎn)：清潔、安全、高效；能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上；反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供，供電量易于調(diào)節(jié)。發(fā)展中的燃料電池負(fù)極（氧化反應(yīng)）正極（還原反應(yīng)）

2H2+O2

=2H2O化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能裝置工作原理電池設(shè)計(jì)化學(xué)電池歸納總結(jié)一次電池二次電池燃料電池原電池放出熱量的氧化還原反應(yīng)兩個(gè)電極形成閉合回路等負(fù)極鋅片失去的電子通過導(dǎo)線定向移動(dòng)到正極銅片，從而形成電流隨堂訓(xùn)練CC隨堂訓(xùn)練還原反應(yīng)由Fe片流出經(jīng)導(dǎo)線和LED燈流向Cu片F(xiàn)eFe－2e－===Fe2＋ZnZn