資源簡介

(共22張PPT)
第六章　　 化學反應與能量
第一節　　化學反應與能量變化
第2課時　化學反應與電能
[學習目標]
1.設計實驗認識構成原電池的條件。
2.理解原電池的概念及工作原理，能正確判斷原電池的正、負極
(重、難點)。
3.了解原電池工作原理的應用。
引入新課
2023年我國電力生產量構成圖
能量之間是如何轉換的？
主要火力發電，煤為主要原料
一、原電池構成條件及工作原理
1.火力發電——化學能間接轉化為電能
關鍵環節
火力發電的缺點是什么？
①煤炭是不可再生能源，會造成能源危機；
②煤炭燃燒會產生污染性氣體；
③經多次轉換，能量損耗大，燃料的利用率低。
思考1
2.原電池——化學能直接轉化為電能
(1)實驗探究
實驗裝置
實驗現象
銅片：沒有變化
鋅片：逐漸溶解，
有氣泡產生
銅片：有氣泡產生
鋅片：逐漸溶解
電流表：
指針發生偏轉
鋅與酸反應產生H2，而銅不反應
鋅失電子，經導線流向銅片，H＋在銅片上得電子被還原生成H2
導線中有電流通過，過程中產生了電能
實驗結論
一、原電池構成條件及工作原理
①概念：將化學能轉化為電能的裝置。
②本質：發生氧化還原反應。
③電極 負極：電子流出的一極，發生氧化反應；
正極：電子流入的一極，發生還原反應。
2.原電池——化學能直接轉化為電能
(2)原電池
+
e
一、原電池構成條件及工作原理
2.原電池——化學能直接轉化為電能
(3)原電池工作原理
①導線中的電流方向：從銅極流向鋅極；
②溶液中沒有電子的轉移。
電極和導線、電解質溶液中的導電微粒分別是什么？
其移動方向是怎么樣的？
思考2
電極和導線中的導電微粒是電子；外電路中電子從負極(Zn)流出，經導線流向正極(Cu) 。電解質溶液中的導電微粒是陽離子H＋、陰離子；溶液中陽離子H+向正極區，陰離子向負極區移動。
+
e
H+、Zn2+
特別注意：
一、原電池構成條件及工作原理
2.原電池——化學能直接轉化為電能
(3)原電池工作原理
知識歸納
(以Zn－H2SO4－Cu原電池為例)
電極材料 電極反應 反應類型 電極
Zn片
Cu片
電池總反應 氧化反應
Zn－2e-＝ Zn2+
2H+ + 2e-＝H2↑
負極
正極
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
還原反應
+
e
H+、Zn2+
裝置中銅的作用？能否用其他物質代替？
將鋅片換成銅，能形成原電池嗎？
用酒精代替稀硫酸能形成原電池嗎？
思考3
導體?？捎檬却?。
不能，因無自發進行的氧化還原反應。
不能。酒精不導電。
一、原電池構成條件及工作原理
2.原電池——化學能直接轉化為電能
(4)原電池的構成條件
知識歸納
必須存在自發的氧化還原反應
兩極
兩種活潑性不同的金屬(或一種為能導電的非金屬)
一液
兩極之間填充電解質溶液(或熔融電解質)
一線
必須形成閉合回路
一反應
+
e
一、原電池構成條件及工作原理
應用體驗
1.判斷正誤
(1)火力發電過程中，機械能轉化為電能是整個能量轉化的關鍵(　　)
(2)原電池的電極材料必須是金屬(　　)
(3)原電池工作時，正極與負極轉移電子數相同(　　)
(4)在鋅銅原電池中，電子由鋅通過導線流向銅，再由銅通過電解質溶液流回鋅(　　)
(5)原電池中陽離子向正極移動(　　)
×
×
√
×
√
一、原電池構成條件及工作原理
應用體驗
2.根據原電池原理，結合裝置圖，按要求解答問題：
(1)若X為Zn，Y為硫酸銅溶液，則X為______(填電極名稱)，判斷依據：____________________________________；銅電極的名稱是______，溶液中的Cu2＋移向______(填“Cu”或“X”)電極。
負極
鋅的活潑性比銅強(或Zn的還原性比Cu強)
正極
Cu
(2)若X為銀，Y為硝酸銀溶液，則X為______(填電極名稱)，判斷依據：_____
_________________________________；銅電極的名稱是____，溶液中的Ag＋移向___(填“Cu”或“X”)電極。X電極上的電極反應式為_______________。
正極
銅的
活潑性比銀強(或Cu的還原性比Ag強)
負極
X
Ag＋＋e－===Ag
一、原電池構成條件及工作原理
電極名稱的判斷方法
歸納總結
一、原電池構成條件及工作原理
二、原電池工作原理的應用
1.加快氧化還原反應的進行
用Zn和稀硫酸反應制H2時，為了使反應加快，常加少量CuSO4溶液，或用含雜質的粗鋅，為什么？
思考1
鋅和置換出的銅(或粗鋅中的雜質)、稀硫酸構成原電池，可加快反應速率。
原電池中氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中粒子運動
相互間的干擾減小，使反應加快。
2.比較金屬的活動性
一般情況下，作負極的金屬活動性比作正極的金屬活動性強。
3.設計原電池
(1)給定氧化還原反應設計原電池的構成要素
如Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag
負極材料：
負極反應：
正極材料：
正極反應：
0 +2
Cu
石墨等金屬性小于銅的固體
Cu－2e－===Cu2＋
2Ag＋＋2e－===2Ag
一般還原劑作負極，
氧化劑作電解質溶液，
比負極活動性弱的金屬或能導電的非金屬作正極。
二、原電池工作原理的應用
(2)簡易電池的設計與制作
如水果電池的設計，材料：Zn片、Cu片、導線、水果 、電流計。
3.設計原電池
二、原電池工作原理的應用
1.判斷正誤
(1)原電池中，負極材料的活動性一定強于正極材料的活動性(　　)
(2)只要是自發的放熱的化學反應就可以設計為原電池(　　)
(3)原電池的負極上一定發生氧化反應，故負極本身質量一定減輕(　　)
(4)向Zn和稀H2SO4反應的溶液中，滴加幾滴CuSO4溶液，產生氣泡速率加快，是因為構成了原電池(　　)
(5)原電池中正極材料必須與電解質溶液的某種離子反應(　　)
×
×
×
√
×
應用體驗
二、原電池工作原理的應用
應用體驗
2.現有如下兩個反應：
A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O
B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
(1)根據上述兩反應的本質，____(填字母)反應能設計成原電池，其原因是___
_____________________________________________________________。
B
A
為非氧化還原反應，沒有電子轉移；B為氧化還原反應，有電子轉移
(2)將上述反應中能設計成原電池的反應設計成原電池。
①寫出電極反應式及反應類型：
負極：________________，__________；
正極：____________________，_________。
Cu－2e－===Cu2＋
氧化反應
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
還原反應
二、原電池工作原理的應用
(2)將上述反應中能設計成原電池的反應設計成原電池。
②畫出裝置圖并標明電極材料、電解質溶液和電子流向。
③若導線上通過2 mol電子，則負極質量減輕____g。
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2.現有如下兩個反應：
A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O
B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
二、原電池工作原理的應用
應用體驗
隨堂檢測
選項 A B C D
M 石墨 Zn Fe Al
N Ag Ag Cu Al
P 稀硫酸 蔗糖溶液 FeCl3溶液 NaOH溶液
1.下列各組材料組成如圖裝置，電流表指針能發生偏轉的是
√
Ag、石墨與稀硫酸
都不反應
蔗糖溶液不導電
兩個電極相同
隨堂檢測
2.某科學探究小組為探究電化學原理，設計了如圖所示的裝置進行探究實驗。下列對實驗中觀察到的現象或相關結論的敘述錯誤的是
A.a和b不連接時，該裝置不能形成原電池，鐵片上有紅色的銅析出
B.a和b用導線連接時，銅片為負極，發生的反應為Cu2＋＋2e－
===Cu
C.無論a和b是否連接，鐵片均會被氧化，溶液中均有Fe2＋生成
D.a和b用導線連接時，溶液中的Cu2＋向銅電極移動
√
鐵作負極，銅作正極
(1)X是電池的______(填“正”或“負”，下同)極，Zn2＋向_____極移動。
隨堂檢測
3.鋅錳干電池是應用最普遍的電池之一，其基本反應：
X極：Zn－2e－===Zn2＋　Y極：2MnO2＋ 2＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O
負
正
(2)該電池總反應的離子方程式為____________________________________
____________。該反應中MnO2是_________(填“還原劑”或“氧化劑”)。
H2O ＋Zn2＋
氧化劑
(3)若反應消耗16.25 g Zn，則電池中轉移電子的物質的量為________。
0.5 mol
2
0.25 mol
1 mol Zn失2 mol電子
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