【課件】+化學(xué)反應(yīng)與電能++課件+高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

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

課時(shí)2化學(xué)反應(yīng)與電能課堂導(dǎo)入我們在日常生活中離不開電的使用，你能說出生活生產(chǎn)中電能的來源嗎？課堂學(xué)習(xí)火力發(fā)電的原理請嘗試解釋火力發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化過程？火力發(fā)電是通過化石燃料燃燒時(shí)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，從而對水進(jìn)行加熱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?；鹆Πl(fā)電的過程中，化學(xué)能經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)化過程，間接轉(zhuǎn)化為電能?；瘜W(xué)能熱能機(jī)械能電能課堂學(xué)習(xí)化學(xué)能與電能火力發(fā)電存在著以下弊端：煤炭是不可再生資源，會(huì)造成能源危機(jī)。煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生污染性氣體。轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，能量損耗大，能量的利用率低。那么是否可以研發(fā)一種裝置，省略掉中間的轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，使化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢？電流的產(chǎn)生需要電子的定向移動(dòng)，而氧化還原反應(yīng)中恰好涉及到電子的轉(zhuǎn)移，問題的關(guān)鍵在于如何讓轉(zhuǎn)移的電子實(shí)現(xiàn)定向移動(dòng)。課堂學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作：(1)將鋅片和銅片插入稀硫酸溶液中，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)。化學(xué)能與電能課堂學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片逐漸溶解，表面產(chǎn)生氣泡，銅片無明顯現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)原理：Zn+2H+=Zn2++H2↑化學(xué)能與電能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)原理：Zn–2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡產(chǎn)生，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)原理：電子實(shí)現(xiàn)了定向移動(dòng)。課堂學(xué)習(xí)原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。原電池+-正極：電子流入(或電流流出)的一極；負(fù)極：電子流出(或電流流入)的一極。本質(zhì)：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行。電極反應(yīng)：正極(Cu片)：2H++2e-=H2↑(還原反應(yīng))負(fù)極(Zn片)：Zn–2e-=Zn2+(氧化反應(yīng))總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑思考以下幾個(gè)問題：電子能不能在溶液中自由移動(dòng)？導(dǎo)線和溶液中的導(dǎo)電微粒相同嗎？原電池的工作原理又是怎么樣的？課堂學(xué)習(xí)鋅電極為負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn–2e-=Zn2+原電池的工作原理ZnCue-銅電極為正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)：2H++2e-=H2↑稀H2SO4H+H+SO42-外電路：電流移動(dòng)方向由正極到負(fù)極；電子移動(dòng)方向由負(fù)極到正極。內(nèi)電路：陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。特別注意：電子不下水，離子不上岸?？偡磻?yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑課堂學(xué)習(xí)若將裝置中的銅電極更換為鋅電極進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，電流表的指針還能偏轉(zhuǎn)嗎？原電池的構(gòu)成條件顯然指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)，因?yàn)樵姵匮b置中需要兩個(gè)能導(dǎo)電的電極，且一般需要電極的活潑性不同。正極材料一般為較活潑的金屬，負(fù)極一般為不活潑金屬或能導(dǎo)電的非金屬(石墨)。所謂的活潑性不同并不完全正確，但一般如此表述，反例為燃料電池和濃差電池。課堂學(xué)習(xí)若將裝置中的稀硫酸更換為酒精進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，電流表的指針還能偏轉(zhuǎn)嗎？原電池的構(gòu)成條件指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)，因?yàn)榫凭⒉粚儆陔娊赓|(zhì)，在內(nèi)電路中沒有能夠自由移動(dòng)的帶電粒子。電池裝置中一般需要電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)提供可自由移動(dòng)的帶電粒子。注意事項(xiàng)：裝置只需要電解質(zhì)溶液，不必須是強(qiáng)電解質(zhì)，例如醋酸溶液也可構(gòu)成原電池裝置。課堂學(xué)習(xí)若將裝置中的電解質(zhì)溶液分裝于兩個(gè)燒杯，或?qū)⒀b置的導(dǎo)線形成斷路，電流表指針也不會(huì)偏轉(zhuǎn)，因此裝置沒有形成閉合回路。原電池的構(gòu)成條件若是直接將兩電極觸碰到一起，會(huì)形成原電池裝置嗎？針對電解質(zhì)溶液分裝的裝置，若添加鹽橋裝置，則可以形成閉合回路，從而構(gòu)成原電池，且屬于雙液原電池裝置，將在后續(xù)選修的學(xué)習(xí)中涉及。課堂學(xué)習(xí)若將鋅電極更換為銀電極，電流表指針也不會(huì)偏轉(zhuǎn)，因?yàn)榇藭r(shí)裝置沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，也沒有涉及到電子的轉(zhuǎn)移。原電池的構(gòu)成條件你能根據(jù)所做的對比探究，總結(jié)出來原電池的構(gòu)成條件有哪些嗎？課堂學(xué)習(xí)注意事項(xiàng)：一般情況下，認(rèn)為原電池構(gòu)成要素如左圖所示。原電池的構(gòu)成條件原電池構(gòu)成條件兩極兩種活潑性不同的電極一液電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)一回路形成閉合回路一反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)課堂學(xué)習(xí)原電池的應(yīng)用通過所學(xué)習(xí)的原電池相關(guān)知識(shí)，如何判斷原電池的正負(fù)極？根據(jù)原電池正負(fù)極材料的判斷方法，能不能實(shí)現(xiàn)兩種未知金屬的活潑性判斷？一般而言，將兩種金屬與電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，更活潑的或質(zhì)量減少的為負(fù)極。存在反例，如Zn-Al-NaOH電池和Fe-Cu-稀HNO3電池。課堂學(xué)習(xí)原電池的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率，這是什么原因呢？鋅可以和CuSO4反應(yīng)置換出銅，從而構(gòu)成了銅鋅原電池，加快了反應(yīng)速率。船只在海中航行時(shí)，會(huì)不會(huì)形成原電池，可能造成的后果是什么，有沒有辦法避免這種情況？船體的材料一般為鐵合金，因此在航行過程中一定會(huì)形成原電池，鐵作為負(fù)極會(huì)被銹蝕，可在船體鑲嵌更活潑的鋅塊以保護(hù)船體。除此之外，還可以利用所學(xué)原電池知識(shí)進(jìn)行電池的設(shè)計(jì)。課堂鞏固正誤判斷1.原電池的電極材料必須是金屬。4.原電池中，電子由負(fù)極流向正極經(jīng)電解質(zhì)溶液流回負(fù)極。2.原電池工作時(shí)，正負(fù)極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等。3.原電池正負(fù)極電極反應(yīng)相加等于電池總反應(yīng)?！痢獭獭琳n堂鞏固下列設(shè)備工作時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是()A課堂鞏固一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應(yīng)