6.1.2化学反应与电能 课件 2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修第二册

第一节

化学反应与能量变化化学能与电能电能是怎么来的？酸雨的破坏风力发电火力发电水力发电核能发电火力发电的原理我国目前电能主要来自火力发电化学能燃烧蒸汽发电机电能机械能热能直接电子定向移动氧化还原反应经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低；环境污染严重。思考1：火力发电存在什么问题？思考2：电流是怎样产生的？思考3：什么反应中有电子的转移？思考：探究把化学能直接转变为电能的装置氧化还原反应Zn+2H+=Zn2++H2↑2e-电子转移放热反应电流定向转移能量方式转换电能用单线桥分析Zn与H2SO4的反应化学电池：化学能电能一种装置,使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行,并使其间的电子定向移动，在一定条件下形成电流原电池实验课本P36操作１现象１操作２现象１将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中锌片上有气泡冒出，铜片上无现象用导线连接锌片和铜片锌片逐渐溶解，铜片上有气泡冒出说明导线中有电流通过操作３用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表现象３电流表指针发生偏转一、原电池的基本概念将化学能转化为电能的一种装置1.原电池（1）本质氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行原电池的反应本质是氧化还原反应（2）电极名称①负极：失去电子，电子流出的一级②正极：得到电子，电子流入的一级课本P37+-负氧正还负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属等惰性电极：Pt、C总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑②正极：2H++2e-=H2↑发生还原反应①负极：Zn－2e-=Zn2+发生氧化反应电子流向：负极正极电流方向：正极负极电子不下水外电路阴离子负极阳离子正极离子不上岸内电路原电池原理课本P36Zn－2e－=Zn2+（氧化反应）2H+＋2e－=H2↑（还原反应）负极：锌片正极：铜片正正移负负移总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑负极正极正正移负负移从负极沿导线到正极⑴电子流向和电流方向①电子方向：从负极沿导线到正极。②电流方向：从正极沿导线到负极，再由溶液流回正极。③离子阴离子移向负极阳离子移向正极⑵电极反应总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑②正极：2H++2e-=H2↑发生还原反应①负极：Zn－2e-=Zn2+发生氧化反应2.原电池的工作原理《新课程》P66正正移负负移离子不上岸电子不下水①两种活动性不同的金属②电解质溶液③用导线连接构成闭合电路④能自发进行氧化还原反应（前提）或其中一种为能导电的非金属(如石墨)酸、碱、盐溶液，一般要求能和某电极发生氧化还原反应《新课程》P65-归纳拓展3.原电池构成条件：两极、一液、一线、一反应实验装置能否构成原电池结论能能不能①有两种活泼性不同的金属电极(或一种是非金属导体,如石墨)②较活泼的金属作负极;较不活泼的金属、石墨等作正极①电极材料ZnZnZnFeZnCZn木条稀硫酸不能实验装置能否构成原电池结论能不能能电极材料均浸入的是电解质溶液（熔融的电解质也行）电解质溶液：酸、碱、盐溶液②电解质溶液不能能ZnFeFeCu酒精FeCuCuSO4实验装置能否构成原电池结论能不能不能构成闭合电路:导线连接、直接接触、形成合金等③闭合回路ZnCuZnCu能能实验装置能否构成原电池结论能能①自发进行的氧化还原反应②反应实质：一般原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应④自发的氧化还原反应ZnCuCAlCuAg不能二、原电池正、负极的判断泼负负氧负负移正正移减负正增(PH值或质量)正还失负练习：判断原电池的正、负极[易错警示]关于原电池原理应用的易错点归纳(1)活动性强的金属不一定作原电池的负极。例如，Mg、Al、NaOH溶液构成原电池，Al作负极，活泼性强的Mg反而作正极。Cu、Fe、浓硝酸构成原电池，Cu作负极，Fe因钝化做正极。(2)原电池中，电子只能从负极流出，经导线流向正极，不能在电解质溶液中移动，可简记为“电子不下水，离子不上线”。(3)设计原电池时，负极金属要能与电解质溶液直接反应，产生明显的电流。一般来说，正极与负极金属的活动性差别越大，产生的电流越强。《新课程》P68三、原电池原理的应用(1)增大氧化还原反应的速率①原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的离子在运动时相互间的干扰减小，使化学反应速率增大。②示例：用Zn与稀硫酸反应制取氢气时，可向其中滴入几滴CuSO4溶液，以构成原电池，使化学反应速率增大。《新课程》P67(2)比较金属活动性强弱原理：一般原电池中，较活泼的金属作负极，发生氧化反应；较不活泼的金属作正极，发生还原反应。浓硝酸CuFeG特例二2．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：由此可判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是()A．a、b、d、c B．b、c、d、aC．a、b、c、d D．d、a、b、cD《新课程》P68(3)设计原电池负极材料与电解质溶液发生反应，正极材料不反应选择电极材料时，负极为

，发生

反应；正极为

，发生

反应。电解质溶液为

。负极反应为

，正极反应为

《新课程》P67Fe＋CuSO4=FeSO4＋CuFe+2FeCl3=3FeCl2设计原电池：选择电极材料时，负极为

，发生

反应；正极为

，发生

反应。电解质溶液为

。负极反应为

，正极反应为

四、电极反应式的书写的一般步骤电极反应式的书写步骤1.判正负，列物质，标得失2.配电子、配电荷、配水丙装置中负极反应式为

1.判正负，列物质，标得失2.配电子、配电荷、配水负极(Cu):Cu–2e-=Cu2+正极(C):Fe3＋＋e－=Fe2＋FeCl3Cuc负极正极正极材料：石墨或比铜弱的金属①Cu︱FeCl3溶液︱Pt②Zn︱AgNO3溶液︱Cu负极：Cu—2e-=Cu2+正极：Fe3++e-=Fe2+负极：Zn—2e-=Zn2+正极：Ag++e-=Ag③Al︱NaOH溶液︱Mg④Al︱浓硝酸︱Cu负极：Al—3e-+4OH-=AlO2-+2H2O正极：

2e-+2H2O=H2↑+2OH―负极：Cu—2e-=Cu2+正极:2H++NO3-+e-=H2O+NO2↑课堂练习写出下列原电池中的电极反应和总反应总反应：

2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑总反应：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2H2O+2NO2↑总反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+总反应：Zn+2Ag+=Zn2++2Ag电极材料原电池正负极电极反应式发生的反应Zn片Cu片电池总反应负极正极Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑氧化反应还原反应Zn+2H+=Zn2++H2↑（两个电极反应之和）【课堂小结】原电池是将化学能转化为电能的装置３、原电池的构成条件电子不下水，离子不上岸２、原电池的工作原理１、原电池的基本概念两极一液一回路一反应（正正移，负负移）（5）工作原理：①反应（本质）：稀硫酸CuZnG负极：一般是负极材料（活泼金属），失电子变阳离子正极：正极材料不反应，一般是电解质溶液中离子得电子电极反应负极金属与电解液的离子反应负极：氧化反应，正极：还原反应。负氧正还Zn－2e－=Zn2+2H+＋2e－=H2↑★②三方向阳离子→正极阴离子→负极正正移负负移稀硫酸CuZnG正极→导线→负极。负极→导线→正极。电子移动方向：电流方向：离子移动方向:(电解质溶液中)离子不上岸电子不下水《新课程》P66三、原电池电极反应式的书写步骤第一步负极：-ne_正极：+ne_第二步调平电荷（H+/OH-/CO32-/O2-/Li+)第三步看H补水，用O检查配电子配电荷配水还原剂氧化产物氧化剂还原产物分析负极和电解质溶液的氧化还原反应价态变化1.判正负，列物质，标得失2.配电子、配离子、配水化学电源是将化学能变成电能的装置一次电池普通锌锰干电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池二次电池燃料电池氢氧燃料电池等就是放电后不可再充电的电池。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。铅蓄电池锂离子电池镍氢电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。课本P38（一次电池、干电池）普通锌锰电池Zn—MnO2—NH4Cl负极：Zn-2e-=Zn2+正极：NH4++2e-+2MnO2=2NH3↑+Mn2O3+H2O总反应Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O碱性锌锰电池优点缺点制作简单便于携带价格便宜容易漏液锌外壳变薄糊状NH4Cl显酸性改进①锌粉取代锌筒，KOH取代NH4Cl，增大接触面积②加快反应速率，减少电池内阻，电流大电压高寿命长二次电池（充电电池）充电电池又称二次电池，放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。铅酸蓄电池镍氢电池锂离子电池课本P38总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O负极:Pb+SO42－－2e－=PbSO4正极:PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－=PbSO4＋2H2OPb(s)+PbO2(s)+2H2SO42PbSO4(s)+2H2O(l)

放电

充电铅蓄电池Pb—PbO2—H2SO4《新课程》P6601性质：Li还原性强，易与水反应、氧气反应注意事项：该电池需在无水、无氧条件下进行锂是密度最小的金属，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，具有体积小、质量轻、比能量高的优点，使用寿命大大延长。锂电池利用原电池的工作原理，燃料和氧化剂分别放在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能反应物不储存在电池内部，外设设备提供燃料和氧化剂高效(能量转化率可以达到80%以上),环境友好。优点与其他电池的区别原理燃料电池课本P39注意：1.燃料电池不燃烧，不写“点燃”条件。2.电极一般都为Pt或C，两极材料活性可相同。3.燃料通入负极，O2通入正极。4.电解质酸碱性不同，电极反应不同。电极反应式书写1.判正负，列物质，标得失2.配电子、配电荷、配水H2SO4(aq)H2O2_+负极：2H2-4e-

=4H+正极：O2+4e-

+4H+

=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O酸性NaOH(aq)H2O2_+碱性负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O正极：O2+4e-

+2H2O=4OH-总反应：2H2+O2=2H2O氢氧燃料电池工作原理介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=4H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-H2SO4(aq)NaOH(aq)甲烷燃料电池：CH4CH41.判正负，列物质，标得失2.配电子、配离子、配水H2SO4(aq)NaOH(aq)甲醇燃料电池：CH3OHCH3OH1.判正负，列物质，标得失2.配电子、配离子、配水课堂小结原电池构成条件定义实质工作原理应用正负极的判断1.巧判断(对的画“√”，错的画“×”)(1)原电池是一种将电能转化为化学能的装置()(2)铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片表面产生大量气泡()(3)原电池中，电子由负极经导线流向正极()(4)原电池的电解质溶液中，阳离子移向负极，阴离子移向正极()(5)盐酸与NaOH溶液反应放出热量，故可利用该反应设计原电池()××√××《新课程》P603.(2021·湖南长沙雅礼中学高一月考)银、锌用导线连接并插入CuSO4溶液中，当导线中有0.2mol电子通过时，负极质量发生一定变化。下列叙述正确的是()A.负极增重6.5g B.负极减轻6.5gC.负极减轻10.8g D.负极增重10.8gB《新课程》P614.(教材改编题)某实验兴趣小组的同学用下图所示装置做完实验后，在实验记录本上记下了下列6条记录，其中合理的是()①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向为Zn→稀硫酸→Cu④Cu电极上有H2产生⑤若有1mol电子经过导线，则有11.2LH2产生⑥正极反应为Zn－2e－=Zn2＋A.①②③ B.③④⑤C.④ D.③④⑤⑥C《新课程》P611.(2020·山东青岛平度高一期中)下图为番茄电池装置的示意图，下列说法正确的是()A.铜片上发生氧化反应B.电子由锌片通过导线流向铜片C.锌片质量减小，发生还原反应D.番茄中的阳离子移向锌片B《新课程》P622.(2021·江苏苏州高一检测)分别用图甲、乙所示装置进行实验，两只烧杯中的溶液为同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。请回答下列问题：(1)下列叙述正确的是________(填序号)。A.两只烧杯中的铜片表面均无气泡产生B.装置甲中的铜片作正极，装置乙中的铜片作负极C.两只烧杯溶液中的H＋浓度均减小D.装置甲产生气泡的速率比装置乙小C《新课程》P62(2)装置甲中主要的能量转化形式：________能转化为________能。装置乙中的能量转化形式：________能转化为________能。(3)将装置甲中的稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极上发生的反应：_________________化学电化学热Cu2＋＋2e－=Cu《新课程》P62原电池原理的应用(1)增大氧化还原反应的速率①原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的离子在运动时相互间的干扰减小，使化学反应速率增大。②示例：用Zn与稀硫酸反应制取氢气时，可向其中滴入几滴CuSO4溶液，以构成原电池，使化学反应速率增大。《新课程》P631.(2020·山东聊城二中高一检测)将两份过量的锌粉a、b分别加入等体积、等浓度的两份稀硫酸中，同时向锌粉a中加入少量的CuSO4溶液，下列图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系的是()B《新课程》P64(2)比较金属活动性强弱原理：一般原电池中，较活泼的金属作负极，发生氧化反应；较不活泼的金属作正极，发生还原反应。2.(2020·山东青岛二中高一检测)X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下反应：①Y与M用导线连接后放入稀硫酸中，M上冒气泡。②M、N为电极，与N的盐溶液构成原电池，电子从M极流出，经过外电路流入N极。③Z＋2H2O(冷水)=Z(OH)2＋H2↑④水溶液中，X＋Y2＋=X2＋＋Y这五种金属的活动性由强到弱的顺序为()A.Z、X、Y、M、N B.Z、Y、X、M、NC.Z、X、Y、N、M D.X、Y、M、N、ZA《新课程》P64(3)设计原电池①依据：氧化还原反应中，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。②步骤：a.定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应(以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu为例)b.拆：负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，正极反应为Cu2＋＋2e－=Cu。c.找：选择电极材料时，一般负极为较活泼的金属(Fe)，发生氧化反应；正极为活动性弱于负极的金属(Cu)或能导电的非金属(石墨)。电解质溶液一般为能与负极发生氧化还原反应的物质的溶液(CuSO4溶液)。《新课程》P63(1)利用反应Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu能设计原电池吗？若能，则该怎样选择原电池的正极和负极材料及电解质溶液呢？能。负极为Fe，正极为活动性比Fe弱的金属或石墨，电解质溶液为CuSO4溶液(2)将铁片和铜片用导线连接，插入稀硫酸中构成原电池，铁片和铜片表面分别发生怎样的变化？据此可得出哪种金属的活动性较强？铁片逐渐溶解，铜片表面产生大量气泡。铁的活动性较强。(3)实验室利用锌粉与稀硫酸反应制取H2时，滴加少量的CuSO4溶液后，为什么产生氢气的速率会增大？利用锌粉与稀硫酸反应制取H2时,滴加少量的CuSO4溶液，Zn与CuSO4发生置换反应生成Cu，从而可构成原电池，使氢气产生的速率增大。[易错警示]关于原电池原理应用的易错点归纳(1)活动性强的金属不一定作原电池的负极。例如，Mg、Al、NaOH溶液构成原电池，Al作负极，活泼性强的Mg反而作正极。(2)原电池中，电子只能从负极流出，经导线流向正极，不能在电解质溶液中移动，可简记为“电子不下水，离子不上线”。(3)设计原电池时，负极金属要能与电解质溶液直接反应，产生明显的电流。一般来说，正极与负极金属的活动性差别越大，产生的电流越强。《新课程》P641.(2021·浙江嘉兴第五高级中学高一月考)某学生将电流表用导线与两个电极连接在一起，再将两个电极同时插入某种电解质溶液中，能观察到有电流产生的是()A.用铜片、铅笔芯作电极插入稀硫酸中B.用两个铜片作电极插入硝酸银溶液中C.用锌片、铜片作电极插入硫酸铜溶液中D.用铜片、铁片作电极插入酒精中C2.(2019·江苏学业水平考试)某同学设计的原电池装置如下图所示。该电池工作时，下列说法正确的是()A.锌片作正极B.盐酸作电解质溶液C.将电能转化为化学能D.电子由铜片经导线流向锌片B3.(2020·辽宁辽河高一检测)某小组同学用锌片、铜片、导线、电流表、橙汁、烧杯等用品探究原电池的构成。下列结论错误的是()A.原电池是将化学能转化为电能的装置B.原电池的负极发生氧化反应C.若电极a为铜片、电极b为锌片，则电极a上有气泡产生D.若电极a为铜片、电极b为锌片，则电子由铜片通过橙汁流向锌片D4.(2019·浙江学业水平考试)银锌纽扣电池的构造如下图所示，电池的总反应为Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。下列说法正确的是()A.锌粉为正极B.Ag2O发生氧化反应C.电池工作时，电子从锌粉经过KOH溶液流向Ag2OD.正极反应为Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－D5.(2021·江苏郑集中学城区校区高一期中)银锌电池的放电和充电过程可以表示为Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2。此电池放电时，正极上发生反应的物质是()A.Ag B.Zn(OH)2C.Ag2O D.ZnC6.(2021·吉林长春实验中学高一月考)某学习小组的同学用下图所示装置分别探究锌与稀硫酸的反应。实验过程中，装置A烧杯内的溶液温度升高，装置B的电流表指针发生偏转。(1)装置A的烧杯中发生反应的离子方程式为________________________(2)装置B中铜片上的现象是_____________电极反应是______________Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑有气泡产生2H＋＋2e－=H2↑(3)从能量转化的角度看，A、B两个装置中反应物总能量_____(填“大于”“小于”或“等于”)生成物总能量大于(4)该小组同学反思原电池的原理，下列观点正确的是_______(填序号)。A.原电池反应过程中可能没有电子发生转移B.原电池装置需要2个电极C.电极一定不能参加反应D.氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生B、D课堂小结1．巧判断(对的画“√”，错的画“×”)(1)原电池是一种将电能转化为化学能的装置()(2)铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片表面产生大量气泡()(3)原电池中，电子由负极经导线流向正极()(4)原电池的电解质溶液中，阳离子移向负极，阴离子移向正极()(5)盐酸与NaOH溶液反应放出热量，故可利用该反应设计原电池()(6)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键()(7)原电池的电极材料必须是金属()(8)向Zn和稀硫酸反应的溶液中加入CuSO4溶液，产生气泡的速率一定增大()新课程P642．下列装置能构成原电池的是()A．只有甲 B．只有乙C．只有丙 D．除乙均可以3．银、锌用导线连接并插入CuSO4溶液中，当导线中有0.2mol电子通过时，负极质量发生一定变化。下列叙述正确的是()A．负极增重6.5g B．负极减轻6.5gC．负极减轻10.8g D．负极增重10.8g4．(教材题改编)某实验兴趣小组的同学用下图所示装置做完实验后，在实验记录本上记下了下列6条记录，其中合理的是()①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向为Zn→稀硫酸→Cu④Cu电极上有H2产生⑤若有1mol电子经过导线，则有11.2LH2产生⑥正极反应为Zn－2e－=Zn2＋A．①②③B．③④⑤C．④ D．③④⑤⑥新课程P651．电子表中电子计算器的电源常用微型锌银原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液。放电时，锌极上的电极反应为Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，氧化银电极上的电极反应为Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，总反应为Ag2O＋H2O＋Zn=Zn(OH)2＋2Ag。下列说法不正确的是()A．锌是负极，氧化银是正极B．锌发生氧化反应，氧化银发生还原反应C．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动D．随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH会增大新课程P66(1)下列叙述正确的是________(填序号)。A．两只烧杯中的铜片表面均无气泡产生B．装置甲中的铜片作正极，装置乙中的铜片作负极C．两只烧杯溶液中的H＋浓度均减小D．装置甲产生气泡的速率比装置乙小(2)装置甲中主要的能量转化形式：______能转化为________能。装置乙中的能量转化形式：________能转化为________能。(3)将装置甲中的稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极上发生的电极反应式：_____________________________________________________________________________________________________________。1．将两份过量的锌粉a、b分别加入等体