高中化學 第2章 化學反應與能量 第2節(jié) 第1課時 化學能轉化為電能課件 新人教版必修2-新人教版高一必修2化學課件

1、第二節(jié)化學能與電能第二節(jié)化學能與電能第第1課時化學能轉化為電能課時化學能轉化為電能學習目標學習目標核心素養(yǎng)建構核心素養(yǎng)建構1.熟悉能源的分類和化學熟悉能源的分類和化學能與電能的轉化關系。能與電能的轉化關系。2知道原電池是利用氧知道原電池是利用氧化還原反應將化學能轉化化還原反應將化學能轉化為電能的裝置，通過實驗為電能的裝置，通過實驗會說明原電池的原理，以會說明原電池的原理，以及判斷原電池的正、負及判斷原電池的正、負極。極。3會正確書寫電極反應會正確書寫電極反應式，熟知原電池的應用。式，熟知原電池的應用。知知 識識 梳梳 理理一、一次能源和二次能源一、一次能源和二次能源二次能源中的二次能源中的_是

2、應用最廣泛，使用最方便，污染最是應用最廣泛，使用最方便，污染最小的能源。小的能源。分類分類定義定義實例實例一次能源一次能源_從自然界取得從自然界取得的能源的能源流水、風力、化石能流水、風力、化石能源、天然鈾礦等源、天然鈾礦等二次能源二次能源一次能源經(jīng)一次能源經(jīng)_、 _得到的能源得到的能源電力、蒸汽等電力、蒸汽等直接直接加工加工轉換轉換電能電能二、化學能轉化為電能二、化學能轉化為電能1燃煤發(fā)電的能量轉化燃煤發(fā)電的能量轉化(2) _(氧化還原反應氧化還原反應)是使化學能轉換為電能的關鍵。是使化學能轉換為電能的關鍵。熱熱 機械機械 燃燒燃燒2原電池原電池(1)實驗實驗實驗裝置實驗裝置實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象

3、銅片：銅片：_鋅片：鋅片：_電流表：電流表： _結論結論有有_產(chǎn)生，裝置中產(chǎn)生，裝置中_轉化為轉化為_有氣泡產(chǎn)生有氣泡產(chǎn)生逐漸溶解逐漸溶解指針偏轉指針偏轉電流電流化學能化學能電能電能(2)原電池概念：將原電池概念：將_能轉變?yōu)槟苻D變?yōu)開能的裝置。能的裝置。(3)銅鋅原電池工作原理：銅鋅原電池工作原理：電池總反應：電池總反應： _。電極材料電極材料電子轉移電子轉移電極反應式電極反應式反應類型反應類型Zn_Cu_化學化學電電失電子失電子氧化反應氧化反應Zn2e=Zn2得電子得電子還原反應還原反應2H2e=H2Zn2H=Zn2H2(4)反應本質：原電池反應的本質是反應本質：原電池反應的本質是_。(5

4、)構成原電池的條件構成原電池的條件理論上，自發(fā)的理論上，自發(fā)的_均可設計成原電池。均可設計成原電池。兩個兩個_(或一個為金屬，一個為能或一個為金屬，一個為能_的非金屬的非金屬)電極。電極。具有具有_溶液。溶液。形成形成_。氧化還原反應氧化還原反應氧化還原反應氧化還原反應活潑性不同的金屬活潑性不同的金屬導電導電電解質電解質閉合回路閉合回路【自主思考自主思考】1原電池是如何構成閉合回路的？原電池是如何構成閉合回路的？(請從電子流向和離子移動請從電子流向和離子移動方向分析方向分析)提示提示在外電路，電子從負極流出經(jīng)導線流向正極，在電在外電路，電子從負極流出經(jīng)導線流向正極，在電解質溶液中，陽離子向正極

5、移動，陰離子向負極移動。解質溶液中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。2原電池中作負極的一定是活潑金屬，作正極的一定是不活原電池中作負極的一定是活潑金屬，作正極的一定是不活潑金屬嗎？潑金屬嗎？提示提示不一定。在原電池中的兩極可以都是活潑金屬不一定。在原電池中的兩極可以都是活潑金屬(如如ZnFe稀硫酸，稀硫酸，Zn作負極作負極)，也可以都是不活潑金屬，也可以都是不活潑金屬(如如CuAgAgNO3，Cu作負極作負極)也可以是一種金屬和一種能導也可以是一種金屬和一種能導電的非金屬電的非金屬(如如CuCAgNO3，Cu作負極作負極)。效效 果果 自自 測測1判斷正誤，正確的打判斷正誤，正確的打“”，

6、錯誤的打，錯誤的打“”。(1)根據(jù)一次能源和二次能源的劃分，氫氣為二次能源根據(jù)一次能源和二次能源的劃分，氫氣為二次能源()(2)電能是現(xiàn)代社會中應用最廣泛、使用最方便、污染最小電能是現(xiàn)代社會中應用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源的一種二次能源()(3)火力發(fā)電是化學能間接轉化為電能的過程火力發(fā)電是化學能間接轉化為電能的過程()(4)水力發(fā)電是將化學能轉化為電能的過程水力發(fā)電是將化學能轉化為電能的過程()(5)HClNaOH=NaClH2O是放熱反應，可以設計成原是放熱反應，可以設計成原電池電池()(6)將銅片和鋅片用導線連接插入酒精中，電流表指針發(fā)生偏將銅片和鋅片用導線連接插入酒精中

7、，電流表指針發(fā)生偏轉轉()(7)在銅在銅鋅鋅稀硫酸原電池中，電子由鋅通過導線流向銅，再稀硫酸原電池中，電子由鋅通過導線流向銅，再由銅通過電解質溶液到達鋅由銅通過電解質溶液到達鋅()(8)原電池中陽離子向正極移動原電池中陽離子向正極移動()(9)原電池中的負極反應一定是電極材料失電子原電池中的負極反應一定是電極材料失電子()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2下列裝置中能夠組成原電池的是下列裝置中能夠組成原電池的是_。解析解析構成原電池的條件缺一不可：構成原電池的條件缺一不可：缺少一個電極；中電極相同；中酒精為非電解質；缺少一個電極；中電極相同；中酒精為非電解質；中不

8、能形成閉合回路。中不能形成閉合回路。答案答案探究一、原電池的構成條件、工作原理及正負極的判斷探究一、原電池的構成條件、工作原理及正負極的判斷【合作交流合作交流】1原電池是由哪幾部分組成？各起什么作用原電池是由哪幾部分組成？各起什么作用？提示提示構成原電池需有兩個活潑性不同的電極，將電極插構成原電池需有兩個活潑性不同的電極，將電極插入電解質溶液中，兩電極間用導線連接使之構成閉合回入電解質溶液中，兩電極間用導線連接使之構成閉合回路。電極的作用是導電，有些電池中電極材料會參加反路。電極的作用是導電，有些電池中電極材料會參加反應；導線的作用是傳導電子；電解質溶液的作用是通過自應；導線的作用是傳導電子；

9、電解質溶液的作用是通過自由離子的移動傳導電荷。由離子的移動傳導電荷。2在銅鋅稀硫酸原電池中，電子是怎樣移動的？電子能否通在銅鋅稀硫酸原電池中，電子是怎樣移動的？電子能否通過電解質溶液？如果不能，電流是如何形成的？過電解質溶液？如果不能，電流是如何形成的？3(1)若將若將2中銅片換作石墨棒，能否產(chǎn)生電流？電極反應有中銅片換作石墨棒，能否產(chǎn)生電流？電極反應有無變化？無變化？(2)若將若將2中稀硫酸換作硫酸銅溶液，能否產(chǎn)生電流？電極中稀硫酸換作硫酸銅溶液，能否產(chǎn)生電流？電極反應有何不同？反應有何不同？(3)若將稀硫酸換為酒精，還能否產(chǎn)生電流？若將稀硫酸換為酒精，還能否產(chǎn)生電流？提示提示(1)改為石墨

10、棒后，仍然可以形成原電池，產(chǎn)生電流。改為石墨棒后，仍然可以形成原電池，產(chǎn)生電流。鋅為負極，石墨棒為正極，電極反應及原電池反應均不變。鋅為負極，石墨棒為正極，電極反應及原電池反應均不變。(2)將稀硫酸換作硫酸銅溶液，也可以形成原電池，產(chǎn)生電將稀硫酸換作硫酸銅溶液，也可以形成原電池，產(chǎn)生電流。鋅為負極，發(fā)生氧化反應：流。鋅為負極，發(fā)生氧化反應：Zn2e=Zn2，銅為正，銅為正極，發(fā)生還原反應：極，發(fā)生還原反應：Cu22e=Cu，總反應為：，總反應為：ZnCu2=Zn2Cu。(3)酒精是非電解質，此時不能構成原電池，因此不能產(chǎn)生電酒精是非電解質，此時不能構成原電池，因此不能產(chǎn)生電流。流?！军c撥提升點

11、撥提升】1原電池的工作原理原電池的工作原理(1)反應類型：負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。反應類型：負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。(2)電子的移動方向：負極流出，經(jīng)導線流向正極。電子的移動方向：負極流出，經(jīng)導線流向正極。(3)離子的移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負極移離子的移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。動。2原電池的判斷方法原電池的判斷方法3原電池正負極的判斷方法原電池正負極的判斷方法易錯提醒易錯提醒(1)構成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正構成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導電的非金屬，例如石墨。兩極材料可能參與反極材料可以為導電的非金屬

12、，例如石墨。兩極材料可能參與反應，也可能不參與反應。應，也可能不參與反應。(2)兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接，共同插入電解質兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接，共同插入電解質溶液中不一定構成原電池，必須有一個能自發(fā)進行的氧化還原溶液中不一定構成原電池，必須有一個能自發(fā)進行的氧化還原反應。反應。(3)在判斷原電池正負極時，既要考慮金屬活潑的強弱也要考在判斷原電池正負極時，既要考慮金屬活潑的強弱也要考慮電解質溶液性質。如慮電解質溶液性質。如MgAlHCl溶液構成的原電池中，溶液構成的原電池中，負極為負極為Mg；但是；但是MgAlNaOH溶液構成的原電池中，負極溶液構成的原電池中，負極為為Al

13、，正極為，正極為Mg?！镜漕}例證典題例證1】在如圖所示裝置中，觀察到電流表指針在如圖所示裝置中，觀察到電流表指針發(fā)生偏轉，發(fā)生偏轉，M棒變粗，棒變粗，N棒變細，棒變細，P為電解質溶液。由為電解質溶液。由此判斷下列此判斷下列M、N、P所代表的物質可以成立的是所代表的物質可以成立的是()解析解析經(jīng)分析可知該裝置是原電池，其中經(jīng)分析可知該裝置是原電池，其中M棒作正極，有金屬棒作正極，有金屬單質析出，單質析出，N棒作負極，失電子溶解。棒作負極，失電子溶解。A項，鋅、銅、稀硫酸項，鋅、銅、稀硫酸構成原電池，則鋅是負極，構成原電池，則鋅是負極，M棒變細，棒變細，A項錯誤；項錯誤；B項，鐵、項，鐵、銅、稀鹽

14、酸構成原電池，銅、稀鹽酸構成原電池，M棒上無金屬單質析出，棒上無金屬單質析出，B項錯誤；項錯誤；C項，鋅、銀、硝酸銀溶液構成原電池，則鋅是負極，項，鋅、銀、硝酸銀溶液構成原電池，則鋅是負極，M棒上棒上有銀析出，有銀析出，C項正確；項正確；D項，鐵離子得到電子轉化為亞鐵離項，鐵離子得到電子轉化為亞鐵離子，不能析出金屬，子，不能析出金屬，D項錯誤。項錯誤。答案答案C【學以致用學以致用1】如圖是如圖是Zn和和Cu形成的原電池，某實驗興趣小形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下，在卡片上描述合組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下，在卡片上描述合理的是理的是()實驗后的記錄：實驗后的

15、記錄：A BC D答案答案B探究二、原電池原理的應用探究二、原電池原理的應用【合作交流合作交流】1NaOHHCl=NaClH2O，這個反應能設計成原電池這個反應能設計成原電池嗎，為什么？嗎，為什么？提示提示不能，因為它不是氧化還原反應。不能，因為它不是氧化還原反應。提示提示不能，雖然它是氧化還原反應，但不是釋放能量的不能，雖然它是氧化還原反應，但不是釋放能量的氧化還原反應。氧化還原反應。3鋅與鋅與H2SO4反應制反應制H2時向溶液中加少量時向溶液中加少量CuSO4后為什么反后為什么反應速率加快？應速率加快？提示提示鋅置換出銅構成原電池。鋅置換出銅構成原電池。【點撥提升點撥提升】1加快氧化還原反

16、應的速率加快氧化還原反應的速率(1)原理：原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進原理：原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中離子運動時相互的干擾減小，使反應速率增行，使溶液中離子運動時相互的干擾減小，使反應速率增大。大。(2)實例：實驗室用實例：實驗室用Zn和稀硫酸反應制取氫氣時，可滴入幾和稀硫酸反應制取氫氣時，可滴入幾滴硫酸銅溶液，形成原電池，加快反應速率。滴硫酸銅溶液，形成原電池，加快反應速率。2比較金屬活潑性強弱比較金屬活潑性強弱(1)原理：一般原電池中，活潑金屬作負極，發(fā)生氧化反原理：一般原電池中，活潑金屬作負極，發(fā)生氧化反應，不活潑金屬作正極，發(fā)生還原反應。應，不活潑

17、金屬作正極，發(fā)生還原反應。(2)實例：有兩種金屬實例：有兩種金屬A和和B，用導線連接后插入稀硫酸中，用導線連接后插入稀硫酸中，觀察到觀察到A極溶解，極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生。由原電池原理可知，極上有氣泡產(chǎn)生。由原電池原理可知，金屬活動性：金屬活動性：AB。3設計原電池設計原電池(1)依據(jù)：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、依據(jù)：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化或在負極上被氧化)，氧，氧化劑化劑(電解質溶液中的陽離子電解質溶液中的陽離子)在正極上被還原。在正極上被還原。(2)選擇合適的材料。選擇合適的材料

18、。電極材料：電極材料必須導電。負極材料一般選擇較活電極材料：電極材料必須導電。負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中，本身失去電子潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應中，本身失去電子的材料。的材料。電解質溶液：電解質溶液一般能與負極反應。電解質溶液：電解質溶液一般能與負極反應。【典題例證典題例證2】有有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗實驗裝置裝置部分實部分實驗現(xiàn)象驗現(xiàn)象a極質量減極質量減小，小，b極質量極質量增大增大b極有氣極有氣體產(chǎn)生，體產(chǎn)生，c極無變化極無變化d極溶極溶解，解，c極有極有氣體產(chǎn)生氣體產(chǎn)生電流從電流從a極流向極流向d極極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()Aabcd BbcdaCdabc Dabdc解析解析裝置一是原電池，裝置一是原電池，a極質量減小，說明極質量減小，說明a極金屬易失去電極金屬易失去電子形成離子，故子形成離子，