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第六章化學反應與能量
第一節(jié) 化學反應與能量變化 第2課時化學反應與電能
【學習目標與核心素養(yǎng)】
學習目標
1.通過實驗探究認識化學能與電能之間轉化的實質。
2.理解原電池的概念及工作原理和構成條件。
3. 能正確書寫簡單化學電源的電極反應式。
核心素養(yǎng)
1.科學探究：認識構成原電池的條件及其原理，判斷原電池的正負極。 2.創(chuàng)新意識：利用原電池原理能設計原電池。
3.宏觀辨識與微觀探析：會分析物質化學變化中的能量變化與物質微觀結
構的關系。
電力改變了我們的生活那么,電是怎么來的呢
核電3%
7圖6-52015年我國電力生產量構成圖
火電74%
水電19%
發(fā)電
電
其他1% 風電3%
電的來源
燃燒煤 所產生 的氣體
煙囪
靜電沉淀器
煤堆
-電纜塔
變壓器
(冷水使蒸汽轉化成水)
運煤船
冷水
在
蒸汽驅動
渦輪機
發(fā)電機
渦輪機(生產電力)
火力發(fā)電的原理
煤粉來自沉淀器的灰塵
鍋爐
電纜
(3)化學反應中是否都有電子的轉移 氧化還原反應中有電子的移動
(4)如何實現氧化還原反應中的電子定向移動呢
學生活動1:
(1)閱讀教材P36, 說一說火力發(fā)電中的能量變化
直 接
帶電粒子(電子等)的定向移動
(2)電流是如何產生的額
發(fā)電機
機械能
化學能
電能
蒸汽
燃燒
熱能
實驗探究
【實驗6-3】
(1)將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象。
(2)用導線連接鋅片和銅片，觀察、比較導線連接前后的現象。
(3)如圖所示，用導線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表，觀察電流表的
指針是否偏轉。
序號 實驗步驟 實驗裝置 現象
結論或解釋
I 將鋅片、銅片插入 盛稀硫酸的燒杯中， 觀察現象。 Zn Cu 稀 H S O 鋅片表面有氣 泡 ，銅片表面 沒有氣泡
Zn+2H+=Zn ++H 個 銅與稀硫酸不反應
Ⅱ 用導線連接鋅片和銅 片，觀察、比較導線 連接前后的現象 鋅片、銅片表 面都有氣泡
鋅失去電子，經導線 流向銅片，H+在銅片 上得到電子還原成H
Ⅲ 用導線在鋅片和銅片 間串聯(lián)一個電流表G, 觀察電流表指針是否 偏轉。 銅片(鋅片) 上有氣泡，電 流計指針偏轉
有電流產生，說明物 質在發(fā)生化學反應的 同時產生了電流，即 化學能轉化為電能
實驗結論： 實驗Ⅱ和Ⅲ中產生了電流
實驗探究
電子經導線流向Cu片 ，
溶液中的H+由于電場作用下 移向Cu片得電子被還原成H 。
銅片：2H++2e-=H 個
(還原反應)
鋅 片 ：Zn-2e-=Zn +
(氧化反應)
Zn 比 Cu活潑，用導線 連在一起時，Zn 片失去的電 子變成Zn +進入溶液。
一、原電池
1.定義：將化學能直接轉變成電能的裝置，稱為原電池
2.本質：氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區(qū)域進行，使電子發(fā) 生定向移動，從而產生了電流。
3.正負極：
負 極 ： 電子流出(或電流流進)的一極
正 極 ： 電子流進(或電流流出)的一極
電極材料 原電池正負極 電極反應式
發(fā)生的反應
Zn片 負極 Zn-2e-=Zn2+
氧化反應
Cu片 正極 2H++2e-=H 個
還原反應
電極總離子反應 Zn+2H+=Zn ++H 個(兩個電極反應之和) 小結：
負極 正極 失去電子的一極 得到電子的一極 氧化反應 還原反應
活性強
活性弱
鋅 -A-
s話
_
4.電極反應：
e- 銅
外電路： 負極 今 正 極 正極 負極
內電路： 陽離子向正極移動 陰離子向負極移動
這樣整個電路構成了閉合回路，帶電粒子的定向移動產生電流
電極反應類型：
氧化反應
電極反應式：
Zn-2e-=Zn 2+
原電池總反應式：
電極反應類型：還原反應
電極反應式：
2H++2e-=H
5.工作原理：
電極名稱：負 極
e-
銅
電極名稱：正極
Zn+2H+==Zn ++H 個
H
H+
SO2-Ht
e-
鋅
A-
SO2-
①自發(fā)的氧化還原反應均可構成原電池
②具有活動性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導電的非金屬);
③溶液：兩電極均插入電解質溶液中；
④導線：兩極用導線相連，形成閉合回路。
電解質溶液的作用：傳 導離子、參與電極反應
學生活動2:根據原電池的工作原理，討論形成原電池的條件有哪些
構成條件：
稀疏酸 稀硫酸 稀硫酸
⑤
C.①②③④
課堂練習：下列裝置能形成原電池的是( )
CuSO溶 液
②
稀硫酸
③
稀硫酸
①
稀鹽酸 ⑦
D.①②③⑥⑦
酒精 ⑥
B.①②⑤⑥
學生活動4: 閱讀優(yōu)化設計P44方法突破，并完成【例 題 1】、【 變 式設
問】、【針對訓練1】
較不活潑金屬或 能導電的非金屬
還原反應
電子流入
電極增重或 有氣體產生
陽離子移向
較活潑金屬
氧化反應
電子流出
不斷溶解 質量減小
陰離子移向
電極材料
反應類型
電子流向
電極現象
離子移向
Zn Cu
H SO
電解質溶液
e-沿導線傳遞，有電流產生
A
學生活動3:如何判斷原電池正負極
陽離子移向
不斷溶解
正極
負極
【課堂練習】1.右圖是Zn 和Cu形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗
后，記錄如下：
①Zn 為 正 極 ，Cu 為負極
②H+ 向負極移動
③電子流動方向，從Zn 經外電路流向Cu④Cu 極_
⑤若有1mol 電子流過導線，則產生0.5 molH ⑥ 正極的電極反應式為 Zn -2e-==Zn +。
B
描述合理的是( )
B.③④⑤ D.②③④
H SO
CuSO (aq)
負 極(Zn ):Zn -2e=Zn +. 正極(Cu):Cu ++2e-=Cu.
總反應式：Zn +Cu += Zn +Cu.
H SO (aq)
負極(Fe ):Fe -2e-=Fe +.
正極(Ag):2H++2e-=H 個.
總反應式:Fe+2H+=Fe ++H 個
【課堂練習】2.請在圖上標出電子的流動方向和電流方向，并判斷正負
極，寫出電極反應式和總反應式。
學生活動5:閱讀優(yōu)化設計P45-46方法突破，并完成【例題2】【針對訓練2】
1.加快反應速率
實驗室制H 時，由于鋅太純，反應一般較慢，可加入少量CuSO 以加快反應速率或使用粗鋅。
2.比較金屬活動性的強弱
一般負極金屬活潑性大于正極金屬
3.用于金屬的防護
原理：使被保護的金屬制品作原電池的正極而得到保護。
實例：用導線將鐵閥門與鋅片相連以保護鐵制閥門
4.原電池的設計
(1)找：找一個能夠自發(fā)進行的氧化還原反應，只有自發(fā)進行的氧化還 原反應才能被設計成原電池。
(2)拆：將氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應，分別 作為負極和正極的電極反應。
還原劑一ne-= 氧化產物(負極電極反應)
氧化劑十ne-= 還原產物(正極電極反應)
(3)定：根據氧化還原反應中的還原劑和氧化劑確定原電池的負極和電 解質溶液，正極一般選擇比負極活潑性差的金屬或能導電的非金屬。
(4)畫：連接電路，形成閉合回路，畫出原電池示意圖。
A B C
D
正極 Zn Cu Cu
Fe
負極 Cu Zn Zn
Zn
電解質溶液 CuCl H SO CuSO
HCI
于此裝置的下列敘述中，不正確的是(D
A.N上有氣體放出
B.M為負極，N 為正極
C.稀硫酸中S0 2-移向M極
D.導線中有電流通過，電流方向是由M到N
【課堂練習】3.一個電池反應的離子方程式是 Zn+Cu +==Zn ++Cu,該反 應的的原電池正確組合是( C )
4.如圖所示的裝置，M為活動性順序位于氫之前的金屬，N為石墨棒，關
稀硫酸
)
5.如圖所示，電流計指針發(fā)生偏轉，同時A極質量減少，B 極上有氣
泡產生，C 為電解質溶液，下列說法錯誤的是( C )
A.B極為原電池的正極
B.A、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸
C.C中陽離子向A極移動
D.A極發(fā)生氧化反應
6.某原電池2Fe ++Fe==3Fe +不能實現該反應的原電池是( D )
A.正極Cu,負極Fe,電解質溶液FeCl
B.正極C,負極Fe,電解質溶液Fe(NO )
C.正極Pt,負極Fe,電解質溶液Fe (SO )
D.正極Ag,負極Fe,電解質溶液CuSO

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