【課件】第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能 2023-2024學(xué)年高一化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

第6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2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能導(dǎo)入我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔苤饕獊?lái)自火力發(fā)電?；鹆Πl(fā)電是通過(guò)化石燃料燃燒時(shí)發(fā)生的氧化還原反應(yīng),使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,加熱水使之汽化為蒸汽以推動(dòng)蒸汽輪機(jī),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。火力發(fā)電過(guò)程中,化學(xué)能經(jīng)過(guò)一系列能量轉(zhuǎn)化過(guò)程,間接轉(zhuǎn)化為電能,其中,燃燒(氧化還原反應(yīng))是關(guān)鍵?；鹆Πl(fā)電過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化如下:導(dǎo)入[播放視頻]“火力發(fā)電”。導(dǎo)入我國(guó)以火力發(fā)電為主,其優(yōu)缺點(diǎn)有哪些?優(yōu)點(diǎn):我國(guó)煤炭資源豐富;電能清潔安全、快捷方便。缺點(diǎn):煤炭是不可再生能源,會(huì)造成能源危機(jī);煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體及污染性氣體,可能導(dǎo)致酸雨和溫室效應(yīng);能量經(jīng)多次轉(zhuǎn)換,損耗大,燃料的利用率低。導(dǎo)入那么能否把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢?一、原電池的工作原理[演示實(shí)驗(yàn)]Cu?Zn原電池實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)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(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)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)。一、原電池的工作原理[演示實(shí)驗(yàn)]Cu?Zn原電池實(shí)驗(yàn)2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:(1)當(dāng)鋅片與銅片插入稀硫酸時(shí),鋅片表面氣泡產(chǎn)生,銅片表面無(wú)氣泡產(chǎn)生。(2)用導(dǎo)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(shuō)明導(dǎo)線中有電流通過(guò))。一、原電池的工作原理[演示實(shí)驗(yàn)]Cu?Zn原電池實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)分析:(1)當(dāng)插入稀硫酸的鋅片和銅片用導(dǎo)線連接時(shí),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(jìn)入溶液。(2)電子由Zn片通過(guò)導(dǎo)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(yīng))銅片:2H++2e?

H2↑(還原反應(yīng))一、原電池的工作原理[演示實(shí)驗(yàn)]Cu?Zn原電池實(shí)驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:導(dǎo)線連接鋅片和銅片后,氣泡在銅片上產(chǎn)生,導(dǎo)線中有電流通過(guò),整個(gè)過(guò)程中化學(xué)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(xué)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(yīng)。(3)原電池的原理:原電池使氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行,使氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子通過(guò)導(dǎo)體發(fā)生定向移動(dòng),形成電流,實(shí)現(xiàn)化學(xué)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(yīng):負(fù)極:電子流出的一極,發(fā)生氧化反應(yīng)。正極:電子流入的一極,發(fā)生還原反應(yīng)。(5)原電池中電子、離子流向:電極和導(dǎo)線中的導(dǎo)電微粒是電子,電子從負(fù)極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向正極。陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng)。二、原電池的構(gòu)成條件[問(wèn)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(dǎo)體。能用石墨、較不活潑的金屬等物質(zhì)代替銅。2.不能,無(wú)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。3.不能,酒精是非電解質(zhì),不導(dǎo)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(guò)程中,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能是整個(gè)能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。()(2)原電池的電極材料必須是金屬。()(3)原電池工作時(shí),正極與負(fù)極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同。()(4)在鋅銅原電池中,電子由鋅通過(guò)導(dǎo)線流向銅,再由銅通過(guò)電解質(zhì)溶液流回鋅。()(5)原電池中,陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。()××√×√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(wèn)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(fù)極鋅的活潑性比銅強(qiáng)(或Zn的還原性比Cu強(qiáng))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(wèn)題:(2)若X為銀,Y為硝酸銀溶液,則X為_(kāi)_______(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(yīng)式為_(kāi)_________________。正極銅的活潑性比銀強(qiáng)(或Cu的還原性比Ag強(qiáng))負(fù)極XAg+

+e?

Ag二、原電池的構(gòu)成條件【歸納總結(jié)】原電池正、負(fù)極的判斷方法:三、原電池工作原理的應(yīng)用原電池的應(yīng)用:1.加快氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。在原電池中,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行,溶液中粒子運(yùn)動(dòng)相互間的干擾減小,使反應(yīng)加快。2.比較金屬的活動(dòng)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(fù)極,則金屬活動(dòng)性:A>B。3.設(shè)計(jì)原電池。一般氧化還原反應(yīng)中的還原劑作負(fù)極,氧化劑作電解質(zhì)溶液,比負(fù)極活動(dòng)性弱的金屬或石墨等能導(dǎo)電的非金屬作正極。三、原電池工作原理的應(yīng)用小試牛刀1.正誤判斷。(1)原電池中,負(fù)極材料的活動(dòng)性一定強(qiáng)于正極材料的活動(dòng)性。()(2)只要是自發(fā)、放熱的化學(xué)反應(yīng)就可以設(shè)計(jì)為原電池。()(3)原電池的負(fù)極上一定發(fā)生氧化反應(yīng),故負(fù)極本身質(zhì)量一定減輕。()(4)向Zn和稀H2SO4反應(yīng)的溶液中滴加幾滴CuSO4溶液,產(chǎn)生氣泡的速率加快,是因?yàn)闃?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(yīng)。()×××√×三、原電池工作原理的應(yīng)用2.現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng):A:H2SO4+2KOHK2SO4+2H2OB:Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2

(1)上述兩反應(yīng)中,_______(填序號(hào))反應(yīng)能設(shè)計(jì)成原電池,其原因是_______________________________________________________________________。B反應(yīng)A為非氧化還原反應(yīng),沒(méi)有電子轉(zhuǎn)移;反應(yīng)B為氧化還原反應(yīng),有電子轉(zhuǎn)移三、原電池工作原理的應(yīng)用2.現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng):A:H2SO4+2KOHK2SO4+2H2OB:Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2

(2)將上述反應(yīng)中能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池。①寫(xiě)出電極反應(yīng)式及反應(yīng)類(lèi)型:負(fù)極:___________________,___________。正極:___________________,___________。Cu?2e?Cu2+氧化反應(yīng)2Fe3++2e?2Fe2+還原反應(yīng)三、原電池工作原理的應(yīng)用2.現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng):A:H2SO4+2KOHK2SO4+2H2OB:Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2

(2)將上述反應(yīng)中能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池。②畫(huà)出裝置圖并標(biāo)明電極材料、電解質(zhì)溶液和電子流向。③若導(dǎo)線上通過(guò)2mol電子,則負(fù)極質(zhì)量減輕_______g。64總結(jié)課堂練習(xí)1.某興趣小組設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易原電池裝置如圖所示。該電池工作時(shí),下列說(shuō)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(xué)能D.電子由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片B課堂練習(xí)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(shuō)法正確的是()A.電子流動(dòng)方向?yàn)?X電極→導(dǎo)線→Y電極→溶液→X電極B.X電極上發(fā)生氧化反應(yīng),Y電極上發(fā)生還原反應(yīng)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(xí)3.

鐵及鐵的化合物應(yīng)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?jiǎng)┑取?1)寫(xiě)出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式:________________