6.3第1课时化学能转化为电能ppt课件-（2020）新苏教版高中化学高一下学期必修第二册.pptx

1、第三单元第三单元化学能与电能的转化化学能与电能的转化专专题题6化学反应与能量变化化学反应与能量变化第第1 1课课时化学能转化为电能时化学能转化为电能1.通过实验探究认识化学能可以转化为电能,从电子转移的角度理解化学能向电能转化的本质,知道原电池中正负极得失电子守恒,建立变化观念与平衡思想的学科核心素养。2.掌握原电池的构成条件,理解原电池的定义、工作原理及其在生产、生活中的应用,从而促进证据推理与模型认知学科核心素养的发展。知识铺垫1.凡是有电子转移(得失)的反应都是氧化还原反应。失去电子发生氧化反应,得到电子发生还原反应。2.反应2Fe+3Cl2 2FeCl3,氧化剂是Cl2,还原剂是Fe;

2、发生氧化反应的是Fe,发生还原反应的是Cl2。自主梳理1.化学能转化为电能的实验探究 实验序号实验装置实验现象实验结论1锌片:逐渐溶解,有气泡产生铜片:没有变化锌与稀硫酸反应生成氢气,铜与稀硫酸不反应2锌片:逐渐溶解,有气泡产生铜片:没有变化锌与稀硫酸反应生成氢气,铜与稀硫酸不反应实验序号实验装置实验现象实验结论3锌片:逐渐溶解铜片:有气泡产生锌与稀硫酸反应但在铜片上产生氢气4锌片:逐渐溶解铜片:有气泡产生电流计:指针发生偏转锌与稀硫酸反应但在铜片上产生氢气,导线上有电流2.原电池(1)定义:是将化学能转变为电能的装置;原电池的反应本质是氧化还原反应。(2)工作原理 电子的流向与电流的方向相反

3、两极转移的电子数目相等 原电池总反应式:Zn+2H+=Zn2+H2。 (3)能量转化过程:原电池在工作时,负极失电子,电子通过导线流向正极,被氧化性物质得到,闭合回路中形成电流,化学能转变为电能。【微思考】在铜锌原电池中,电子是怎样移动的?电子能否通过电解质溶液?如果不能,电流是如何形成的?提示 由于金属锌比金属铜活泼,锌失去电子,电子通过导线流向铜片。电子不能通过电解质溶液,在稀硫酸中H+移向铜片,S 移向锌片,阴、阳离子定向移动形成电流。3.钢铁的电化学腐蚀 金属腐蚀的本质:M-ne-Mn+ (1)电化学腐蚀不纯的金属跟电解质溶液接触,发生原电池反应,较活泼的金属失去电子被氧化。(2)钢铁

4、的电化学腐蚀 电解质溶液 钢铁表面水膜中含有H+和OH-,还溶有O2等气体电极负极材料:Fe电极反应:2Fe-4e-=2Fe2+正极材料:C电极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,进一步被氧化,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,Fe(OH)3易脱水生成铁锈(Fe2O3xH2O)新知一新知一 原原电池的构成与工作原理电池的构成与工作原理问题探究化学兴趣小组完成了教材P19实验后,为探究原电池的构成及工作原理,又设计了三组实验,实验结果记录如下。实验序号567实验装置实验序号567实验现象锌片:逐渐溶解碳棒:有气泡产生电流计:指针

5、偏向碳镁片:逐渐溶解铝片:有气泡产生电流计:指针偏向铝铝片:逐渐溶解镁片:有气泡产生电流计:指针偏向镁试根据上表中的实验现象回答下列问题:(1)分析实验5碳棒的作用是什么。提示 碳棒作导体,起传导电子的作用,其本身并未参与电极反应。(2)分析实验5中电流是如何形成的。提示 锌失去电子,变为锌离子,电子经过导线流向碳棒,氢离子在碳棒上得到电子生成氢气,反应过程中产生了电能。负极反应:Zn-2e-=Zn2+正极反应:2H+2e-=H2(3)判断原电池中活泼的电极是否一定作负极。提示 不一定;在实验7中Mg是正极,Al是负极。(4)试解释实验7电流计指针偏向Mg的原因。提示 在NaOH溶液中,铝可以

6、发生自发氧化还原反应,而镁不反应,镁作正极;铝电极发生反应:Al-3e-+4OH-=Al +2H2O。深化拓展1.原电池的构成条件记忆要诀:两极、一液、一连线、一反应 理论上,自发的氧化还原反应均可构成原电池。具体条件:(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。(2)溶液:两电极均插入电解质溶液中。(3)导线:两电极用导线相连,形成闭合回路。形成闭合回路需三个条件:电解质溶液、两电极直接或间接接触、两电极插入电解质溶液中。【微点拨】注意特殊的闭合回路,如: 2.原电池的工作原理 (1)反应类型:负极发生氧化反应,正极发生还原反应。(2)电子的移动方向:从负极流出,经导

7、线流向正极。(3)离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。3.原电池正负极的判断方法 素能应用例1 如图装置中观察到电流计指针偏转,M棒变细,N棒变粗。由此判断下表所列M、N、R物质,其中合理的是()选项MNRA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C铁铜硝酸银D铜铁蔗糖溶液C【变式设问】(1)A项R为硫酸铜溶液符合题意吗?提示 符合。N极生成单质铜,质量增加,N棒变粗。(2)B项R为硫酸铜溶液符合题意吗?提示 不符合。N极铁溶解变细,M极生成单质铜,质量增加、变粗。思维建模原电池原理分析思路 变式训练1按图1所示装置进行实验,若图2中x轴表示流入正极的电子的物质的量,则y轴可以表示() c(Ag

8、+)c(N )a棒的质量b棒的质量溶液的质量A. B.C.D.C新知二新知二 原原电池原理的应用电池原理的应用问题探究如图,苹果插上两个不同电极可以构成原电池,那么怎样设计原电池呢? 请完成下列讨论:(1)NaOH+HCl=NaCl+H2O,这个反应能设计成原电池吗,为什么?CO2+C 2CO能设计成原电池吗?提示 不能,因为不是氧化还原反应。CO2+C 2CO也不能,虽然是氧化还原反应,但不是释放能量的氧化还原反应。(2)Zn与H2SO4反应制H2时,向溶液中加少量CuSO4后,为什么反应速率加快?提示 锌置换出铜,构成原电池。(3)将反应Zn+2Ag+=2Ag+Zn2+设计成原电池,写出正

9、、负极反应式,画出实验装置图,并指出电极材料和电解质溶液。提示 正极:2Ag+2e-=2Ag,负极:Zn-2e-=Zn2+。深化拓展原电池原理的应用(1)比较金属活动性强弱(2)加快氧化还原反应的速率原理:原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液中离子运动时相互的干扰减小,使反应速率增大。实例:实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时,可滴入几滴硫酸铜溶液,形成原电池,加快反应速率。(3)设计原电池依据:已知一个氧化还原反应,首先分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂(即电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。选择合适的材料a.电极材料:电极材料必须导电。负极

10、材料一般选择较活泼的金属材料,或者在该氧化还原反应中,本身失去电子的材料。b.电解质溶液:电解质溶液一般能与负极反应。正极材料可以是比负极不活泼的导电金属或非金属,一般选碳棒。 素能应用例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图: 实验装置部分实验现象a极质量减小,b极质量增大b极有气体产生,c极无变化d极溶解,c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdcC变式训练2一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu,利用该反应设计成的原电池的正确组成是()选项正极负极电解质溶液AZn

11、CuCuCl2BZnCuZnCl2CCuZnCuSO4DCuZnZnSO4C1.下列关于原电池的叙述不正确的是()A.原电池的负极发生氧化反应B.原电池的正极发生还原反应C.原电池电解质溶液中阳离子移向负极,阴离子移向正极D.原电池中电子流入的一极一定是正极C2.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()A.两个装置都构成了原电池B.甲装置构成了原电池,乙装置没有构成原电池C.两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生D.产生气泡的速率甲比乙慢B3.如图所示各装置中,不能构成原电池的是(烧杯中所盛液体都是稀硫酸)() D4.下面四个化学反应,你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是()A.2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2B.2H2+O2 2H2OC.Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3D.CH4+2O2 CO2+2H2OC5.在锌铜原电池中(如图),以硫酸铜为电解质溶液,锌为极,电极上发生的是(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为,锌片上观察到的现象为;铜为极,电极上发生的是(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为,铜片上观察到的现象为;原电池总反应的离子方程式为。 负氧化正还原铜极变粗锌片溶解Zn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+Cu