【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(cè)

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)與電能第六章化學(xué)反應(yīng)與能量沒(méi)電活不下去生活中人們使用的電能來(lái)自于哪里?太陽(yáng)能發(fā)電風(fēng)力發(fā)電核能地?zé)崮馨l(fā)電水力發(fā)電生物質(zhì)能潮汐能發(fā)電火力發(fā)電2001年2015年2018年近幾年中國(guó)發(fā)電總量構(gòu)成對(duì)比2018年，中國(guó)發(fā)電總量占比世界發(fā)電總量的1/4；近階段，火電仍然是中國(guó)發(fā)電的主要組成；其它形式的發(fā)電占比逐年在增加。一、火力發(fā)電燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)

化學(xué)能

熱能

機(jī)械能

電能能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵火力發(fā)電有什么弊端？如何盡量克服這種弊端？蒸汽化學(xué)能(燃料)燃燒發(fā)電機(jī)熱能機(jī)械能(渦輪機(jī))電能弊端化石燃料屬于不可再生資源，用化石燃料發(fā)電會(huì)造成資源的浪費(fèi)火力發(fā)電的過(guò)程中，能量經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)化，利用率低，能量損失大化石燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)(如SO2、CO、NO2、粉塵等)，污染環(huán)境直接【思考】哪類化學(xué)反應(yīng)中存在電子的轉(zhuǎn)移？【思考】電流是怎樣產(chǎn)生的？電子定向移動(dòng)氧化還原反應(yīng)二、化學(xué)反應(yīng)與電能【思考】化學(xué)裝置如何利用氧化還原反應(yīng)釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能？【實(shí)驗(yàn)6-3】（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）如圖所示裝置，用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察電

流表指針是否偏轉(zhuǎn)。銅鋅未連接時(shí)，鋅片表面有氣泡，銅片無(wú)明顯變化，放熱。（1）將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)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。銅鋅連接時(shí)，銅表面出現(xiàn)大量氣泡，鋅表面也有氣泡【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑銅片上：有氣泡鋅片上：逐漸溶解電流表：指針偏轉(zhuǎn)（3）如圖所示裝置，用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)。電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明導(dǎo)線中有電流產(chǎn)生鋅片：Zn-2e=Zn2+

（氧化反應(yīng)）銅片：2H++2e-=H2↑

（還原反應(yīng)）Zn+2H+=Zn2++H2↑1.定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置叫做原電池。2.本質(zhì)：將氧化還原反應(yīng)中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行。二、化學(xué)反應(yīng)與電能（一）原電池溶液中粒子運(yùn)動(dòng)相互間的干擾減小，反應(yīng)速率加快稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+－+Zn－2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑氧化反應(yīng)還原反應(yīng)鋅片：逐漸溶解銅片：產(chǎn)生氣泡負(fù)極正極SO42-e－I外電路內(nèi)電路陽(yáng)離子陰離子（二）工作原理：電子不下水離子不上岸負(fù)極：電子流出，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)正極：電子流入，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)外電路電子：負(fù)極→沿導(dǎo)線→正極電流：正極→沿導(dǎo)線→負(fù)極陽(yáng)離子→正極陰離子→負(fù)極【小結(jié)】原電池的工作原理內(nèi)電路（四）原電池的構(gòu)成條件形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極金屬與金屬、金屬與非金屬（石墨）形成條件二：必須存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)形成條件三：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中形成條件四：必須形成閉合回路(4)有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)(1)

兩個(gè)活潑性不同的電極，如：金屬與金屬、金屬與非金屬(2)電解質(zhì)溶液(溶液或者熔融)(3)電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路（四）原電池的構(gòu)成條件應(yīng)用體驗(yàn)1.下列裝置中能夠組成原電池的是________(填序號(hào))，其他不能構(gòu)成原電池的試分別說(shuō)明理由：_____________________________________________________________________________________________________________________。③⑤①中只有一個(gè)電極，②中兩個(gè)電極的活潑性相同，④中酒精為非電解質(zhì)溶液，不能導(dǎo)電，⑥中電解質(zhì)溶液(內(nèi)電路)未形成閉合回路步步高P462.下列各組材料中，不能組成原電池的是選項(xiàng)ABCD兩極材料Zn片，石墨Cu片，Ag片Zn片，Cu片F(xiàn)e片，Cu片插入溶液稀硫酸AgNO3溶液蔗糖溶液稀鹽酸√步步高P48(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)溶液到達(dá)鋅()(5)原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)()×正誤判斷√××√步步高P45較活潑較不活潑——負(fù)極——正極①電極材料（五）原電池正負(fù)極的判斷Fe是負(fù)極已知

C是負(fù)極

則活潑性

C>B較活潑較不活潑——負(fù)極——正極①電極材料（五）原電池正負(fù)極的判斷（一般）AlMgNaOH溶液2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑Al是負(fù)極氧化反應(yīng)、失電子還原反應(yīng)、得電子②發(fā)生的反應(yīng)——負(fù)極——正極（五）原電池正負(fù)極的判斷

質(zhì)量增加質(zhì)量減少——正極——負(fù)極有氣泡冒出的電極為正極③

質(zhì)量變化（五）原電池正負(fù)極的判斷④

陰陽(yáng)離子的定向移動(dòng)陽(yáng)離子移向正極陰離子移向負(fù)極3.如圖所示，a的金屬活動(dòng)性在氫之前，b為碳棒。下列關(guān)于該裝置的說(shuō)法中，正確的是A.a極上發(fā)生還原反應(yīng)，b極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.碳棒上有氣體逸出，溶液中c(H＋)增大C.導(dǎo)線上有電流，電流方向a→bD.反應(yīng)后a極質(zhì)量減小√步步高P48深度思考2.同學(xué)們?cè)凇昂?jiǎn)易電池的設(shè)計(jì)與制作”的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)影響自制電池效果的因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。[提出問(wèn)題]影響自制電池效果的因素有哪些？[查閱資源]電極材料，電極間距，水果種類對(duì)自制水果電池的效果可能有影響。[實(shí)驗(yàn)探究]

Ⅰ.按如圖連接水果電池。步步高P47Ⅱ.實(shí)驗(yàn)記錄如下：序號(hào)電極電極間距水果種類電流表示數(shù)(μA)①Cu—Al2.0cm西紅柿78.5②Cu—Fe2.0cm西紅柿70.3③Al—Al2.0cm西紅柿0④Cu—Al2.0cm檸檬45.7⑤Cu—Al1.0cm檸檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm檸檬104.5[解釋與結(jié)論](1)實(shí)驗(yàn)①②③的目的是_____________________________。對(duì)比實(shí)驗(yàn)①②③得出的結(jié)論是__________________________________________________________。(2)欲得出“水果種類對(duì)電池效果有影響”的結(jié)論，需要對(duì)比實(shí)驗(yàn)_____(填序號(hào))。對(duì)比④⑤得出的結(jié)論是_______________________________________________________。探究電極材料對(duì)電池效果的影響

在其他條件相同時(shí)，電極材料活潑性差別越大，電池效果越好①④

在其他條件相同時(shí)，電極間距越小，電流越大，電池效果越好[反思與探討](3)水果電池中，水果的作用是_____________。(4)對(duì)比實(shí)驗(yàn)①②③可知構(gòu)成水果電池的電極必須具備的條件為_(kāi)_________________，構(gòu)成水果電池的其他要素還有________________________、_____________、_____________。作電解質(zhì)溶液兩極金屬活動(dòng)性不同能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)形成閉合回路

有電解質(zhì)溶液三、化學(xué)電池生活中的電池1.鋅錳干電池普通鋅錳干電池、鋅銀電池（鈕扣電池）等三、化學(xué)電池——一次電池不可充電電極:電解液：電極方程式：負(fù)極(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正極(C)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O優(yōu)點(diǎn)：便于攜帶，價(jià)格低總反應(yīng):Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+

缺點(diǎn)：使用壽命短，易泄露NH4Cl和淀粉糊Zn為負(fù)極,碳棒為正極應(yīng)用體驗(yàn)1.某普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.鋅筒是原電池的正極B.石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.銨根離子流向石墨電極D.電子經(jīng)石墨棒沿電解質(zhì)溶液流向鋅筒√步步高P49常見(jiàn)的可充電電池還有鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池……三、化學(xué)電池——二次電池可充電化學(xué)能放電充電電能1、鉛酸蓄電池總反應(yīng)式：Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放電充電三、化學(xué)電池——二次電池電解液：

電極：

電極方程式

正極（PbO2）：負(fù)極（Pb）：H2SO4溶液PbO2是正極；Pb是負(fù)極PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPb-2e-+SO42-=PbSO4優(yōu)點(diǎn)：電壓穩(wěn)定，反復(fù)使用，安全可靠。缺點(diǎn)：污染環(huán)境深度思考鉛酸蓄電池常用作汽車電瓶，其構(gòu)造如圖所示，工作時(shí)該電池總的方程式為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。按要求回答下列問(wèn)題：(1)負(fù)極材料是___，正極材料是______，電解質(zhì)溶液是_______。(2)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H＋移向

__________極。(3)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中硫酸的濃度____(填“增大”“減小”或“不變”)PbPbO2稀硫酸PbO2(或正)減小(4)當(dāng)鉛酸蓄電池向外電路提供2mole－時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加___g。96步步高P49總反應(yīng)式：Li+MnO2=LiMnO2，負(fù)極（Li）：Li－e-==Li+正極（MnO2)：MnO2

＋e-==

MnO2-優(yōu)點(diǎn):質(zhì)輕、比能量高、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工作溫度寬、高使用壽命。2、鋰電池電極方程式

4.鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高等優(yōu)點(diǎn)而受到了重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i＋MnO2===LiMnO2，下列說(shuō)法正確的是A.Li是正極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e－===Li＋B.Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e－===Li＋C.MnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2＋e－===D.Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－2e－===Li2＋√步步高P522.(2022·浙江舟山調(diào)研)氟離子電池是一種前景廣闊的新型電池，其能量密度是目前鋰電池的十倍以上。其中一種氟離子電池的工作原理為3Mg＋2BiF33MgF2＋2Bi(MgF2為難溶鹽)，電解質(zhì)為熔融氟化物。下列說(shuō)法正確的是A.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Mg－2e－＋2F－===MgF2B.放電時(shí)，電子從鎂電極流出，經(jīng)電解質(zhì)流向正極C.放電時(shí)，化學(xué)能完全轉(zhuǎn)化為電能D.放電時(shí)，F(xiàn)－向正極移動(dòng)√步步高P50APt(-)Pt(+)正極室負(fù)極室隔膜電解質(zhì)溶液燃料O2燃料電池是一種將燃料（如H2、CH4、乙醇）和氧化劑（如O2）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有清潔、安全、高效等特點(diǎn)。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%

以上。三、化學(xué)電池——燃料電池電解液：酸或堿

電極：負(fù)極：燃料

（如H2、CH4、乙醇）

正極：氧氣（如O2）(1)燃料電池是利用燃料的燃燒發(fā)電(

)(2)燃料電池中，燃料在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)()(3)氫氧燃料電池將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?)(4)原電池中正極材料一定發(fā)生還原反應(yīng)()(5)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子()×正誤判斷××××步步高P501、燃料電池——?dú)溲跞剂想姵豀2SO4為電解質(zhì)溶液（酸性）KOH為電解質(zhì)溶液（堿性）負(fù)極：正極：O2+4e-+4H+

＝2H2OO2+4e-+2H2O＝4OH-負(fù)極：正極：H2

－2e-

＝2H+2H2-4e-+4OH－＝4H2O總反應(yīng):2H2+O2

＝2H2O中性條件下？一、酸性1、負(fù)極：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+

2、正極：2O2+8e-+8H+=4H2O3、總反應(yīng)式：2O2+CH4=2H2O+CO2二、堿性1、負(fù)極：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O2、正極：2O2+8e-+4H2O==8OH-

3、總