1、2022-2023必修第二册第六章化学反应与能量第一节 化学反应与能量变化能源的多样性能源的多样性水能水能风能风能石油石油天然气天然气蒸汽蒸汽电能电能原煤原煤能源能源分类分类 标准标准分类分类定义定义举例举例按转换按转换过程分过程分一次能源一次能源从自然界从自然界直接取得直接取得的自然资源的自然资源 煤、石油、天然气等化石燃料，水煤、石油、天然气等化石燃料，水能、风能、生物质能、太阳能等能、风能、生物质能、太阳能等 二次能源二次能源一次能源一次能源经过加工经过加工转换后获得的转换后获得的能源能源 各种石油制品、煤气、蒸气、电力、各种石油制品、煤气、蒸气、电力、氢能、沼气氢能、沼气 按性质按性质
2、分分可再生能可再生能源源可持续利用的一次能源可持续利用的一次能源 风能、水能、生物质能、太阳能、风能、水能、生物质能、太阳能、潮汐能、沼气等潮汐能、沼气等不可再生不可再生能源能源经过亿万年形成的短期内无法恢经过亿万年形成的短期内无法恢复的能源复的能源 石油、煤、天然气等化石燃料、石油、煤、天然气等化石燃料、核能等核能等 按利用按利用历史分历史分常规能源常规能源在一定历史时期，已被人们广泛在一定历史时期，已被人们广泛利用的能源利用的能源煤、石油、天然气煤、石油、天然气等等 新能源新能源随着科技的不断发展，才开始被随着科技的不断发展，才开始被人类采用的能源人类采用的能源 地热能、氢能、核能、风能、
3、太地热能、氢能、核能、风能、太阳能、海洋能和生物质能阳能、海洋能和生物质能等等 同学们能想象一下没有电之后的生活会是什么样的吗？同学们能想象一下没有电之后的生活会是什么样的吗？火力发电火力发电水力发电水力发电风力发电风力发电太阳能发电太阳能发电核能发电核能发电电池供电电池供电 学习 目标PART01PART02宏观辨识与微观探析：认识化学能与电能之间的相互转化；明确离子，电子的移向，以及原电池发生的本质。实验探究与创新意识：探究原电池的原理和组成条件，培养分析与归纳能力，学习设计原电池的方法我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电。我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电。问：火电厂是
4、如何产生电能的？问：火电厂是如何产生电能的？发电原理又是什么？发电原理又是什么？火力发电火力发电-化学能间接转化为电能化学能间接转化为电能化学能化学能(煤煤)燃烧燃烧蒸汽轮机蒸汽轮机机械能机械能发电机发电机电能电能热能热能火力发电火力发电将化学能经一系列能量转化为电能将化学能经一系列能量转化为电能过程过程燃烧燃烧关键关键氧化还原反应氧化还原反应本质本质氧化剂与还原剂之间发生电子的转移氧化剂与还原剂之间发生电子的转移本质本质旧键断裂和新键形成、体系能量变化旧键断裂和新键形成、体系能量变化引起引起化学反应的能量能不能直接转变为电能呢？化学反应的能量能不能直接转变为电能呢？化学能直接转化为电能需要化
5、学能直接转化为电能需要满足什么条件？满足什么条件？（1）物质间的反应必须）物质间的反应必须是氧化还原反应；是氧化还原反应；（2）反应能够自发进行）反应能够自发进行（反应条件与限度）。（反应条件与限度）。【实验实验6-36-3】(1)(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯烧杯中，观察现象。中，观察现象。(2)(2)用导线连接锌片和铜片，观察、用导线连接锌片和铜片，观察、比较比较导线连接前后的现象。导线连接前后的现象。(3)(3)如图如图6-66-6所示，用导线在锌片和所示，用导线在锌片和铜铜片之间片之间串联一个电流表串联一个电流表，观察，观察电流电流表的指针是否偏转。
6、表的指针是否偏转。探究把化学能直接转变为电能的装置探究把化学能直接转变为电能的装置实实 验验 现现 象象铜片插入稀硫酸铜片插入稀硫酸锌片插入稀硫酸锌片插入稀硫酸锌片和铜片上锌片和铜片上端连接在一起端连接在一起插入稀硫酸插入稀硫酸铜片铜片锌片锌片电流表电流表铜片上无气泡铜片上无气泡锌片上有气泡锌片上有气泡铜片上有气泡铜片上有气泡Zn+H2SO4=ZnSO4+H2锌片逐渐溶解无气泡锌片逐渐溶解无气泡电流表的指针偏转电流表的指针偏转（1）将铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原将铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。因。(注意两块金属片不要相接触注意两块金属片不要相接触)问题
7、：问题：（2）将铜片和锌片用导线连接插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。将铜片和锌片用导线连接插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。稀稀H2SO4ZnCu【探究】【探究】该装置是如何将化学能转化为电能的？该装置是如何将化学能转化为电能的？锌片：锌片：铜片：铜片：Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2 导线：导线：连接锌片与铜片，保证电子流动连接锌片与铜片，保证电子流动溶液：溶液：提供离子，保证离子移动，形成回路提供离子，保证离子移动，形成回路总反应：总反应：Zn+2H+=Zn2+H2 电子流向：电子流向：锌片锌片导线导线铜片铜片电流流向：电流流向：铜片铜片导线导线锌片锌片溶液溶液铜片（循环
8、）铜片（循环）H2SO4溶液溶液e-e-e-1、概念：将化学能直接转变为电能的装置本质：氧化反应和还原反应分别在两 个不同的区域进行。AZn CuSO42H+H+正极正极负极负极e负极：负极：正极：正极：电子流出（或电流流进）的一极，电子流出（或电流流进）的一极，如锌片，被氧化，发生氧化反应。如锌片，被氧化，发生氧化反应。电子流进入（或电流流出）的一极，如铜片，电子流进入（或电流流出）的一极，如铜片，H+在正在正极被还原，发生还原反应。极被还原，发生还原反应。学习学习任务一任务一 原电池原电池-化学能直接转化为电能化学能直接转化为电能电子流出电子流出电子流入电子流入外电路：电外电路：电子定向移
9、动子定向移动内电路：阴阳内电路：阴阳离子定向移动离子定向移动注意：电子不下水，离子不上岸负氧正还【阳正阳正,阴负阴负】原电池的工作原理 2.原电池正负极的判断方法原电池正负极的判断方法 电极材料反应类型电子流向电极现象离子移向负极正极较活泼金属较活泼金属较不活泼金属或较不活泼金属或能导电的非金属能导电的非金属 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应 电子流出电子流出 电子流入电子流入e-不断溶解不断溶解质量减小质量减小电极增重或电极增重或有气体产生有气体产生阴离子移向阴离子移向阳离子移向阳离子移向如图所示原电池装置如图所示原电池装置,试判断其电极情况试判断其电极情况:(1)(1)若若a a电极为电
10、极为铝铝,b,b电极为电极为锌锌,X,X为为稀硫酸稀硫酸,则则a a、b b各为各为什么电极什么电极?提示提示:a:a为负极为负极,b,b为正极。因为铝的活动性大于锌。为正极。因为铝的活动性大于锌。(2)(2)若若a a电极为电极为铝铝,b b电极为电极为锌锌,X,X为为浓硫酸浓硫酸,则则a a、b b各为各为什么电极什么电极?提示提示:a:a为正极为正极,b,b为负极。因为负极。因AlAl可被浓硫酸钝化而不能继续反应可被浓硫酸钝化而不能继续反应,而锌可以而锌可以与浓硫酸反应与浓硫酸反应,锌失电子发生氧化反应锌失电子发生氧化反应,故铝电极为正极故铝电极为正极,锌电极为负极。锌电极为负极。(3)
11、(3)若若a a电极为电极为铜铜,b,b电极为电极为石墨石墨,则则X X是什么才能使该装置构成原电池是什么才能使该装置构成原电池?提示提示:石墨是稳定的电极石墨是稳定的电极,一般不发生反应一般不发生反应,若使该装置构成原电池若使该装置构成原电池,则应则应使铜作负极使铜作负极,电解质溶液电解质溶液X X应与铜发生反应。故可选应与铜发生反应。故可选AgNOAgNO3 3溶液或硝酸溶溶液或硝酸溶液或液或FeClFeCl3 3溶液等。溶液等。典题精练典题精练2.根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：(1)若若X为为Zn，Y为为硫酸铜硫酸铜溶液，则溶液，则
12、X为为_(填电极名称填电极名称)，判断判断依据：依据：_；铜电极的名称是铜电极的名称是_，溶液中的，溶液中的Cu2移向移向_(填填“Cu”或或“X”)电极。电极。(2)若若X为为银银，Y为为硝酸银硝酸银溶液，则溶液，则X为为_(填电极名称填电极名称)，判断依据：，判断依据：_；铜；铜电极的名称是电极的名称是_，溶液溶液中的中的Ag移向移向_(填填“Cu”或或“X”)电极。电极。(3)若若X为为Fe，Y为为浓硝酸浓硝酸，则，则Cu为为_(填电极名称填电极名称)，铜电极可能观察，铜电极可能观察到的现象是到的现象是_；X电极的名称是电极的名称是_。负极负极锌的活泼性比铜强锌的活泼性比铜强(或或Zn的
13、还原性比的还原性比Cu强强)正极正极Cu正极正极铜的活泼性比银强铜的活泼性比银强(或或Cu的还原性比的还原性比Ag强强)负极负极X负极负极铜电极逐渐溶解，溶液变蓝铜电极逐渐溶解，溶液变蓝正极(2)(2)在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑电解质溶液的特点。考虑电解质溶液的特点。MgAl和稀盐酸构成的原电池中，和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，作负极，Al作正极；而若作正极；而若把稀盐酸换为把稀盐酸换为NaOH溶液，溶液，Al作负极，作负极，Mg作正极。作正极。)AlCu和和NaOH溶液构成的原电池中，溶液构成的原
14、电池中，Al作负极；而若把作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，溶液换为浓硝酸，Cu作负极。作负极。【拓展提升】【拓展提升】(1)(1)原电池一般负极参加反应原电池一般负极参加反应,表现为溶解、质量减小。但负极参加反应表现为溶解、质量减小。但负极参加反应,质量不一定减小。如铅蓄电池放电时质量不一定减小。如铅蓄电池放电时,负极反应为负极反应为Pb-2ePb-2e-+=PbSO+=PbSO4 4,负极质量不但没有减小负极质量不但没有减小,反而增加。反而增加。判断正负极写出总反应式及电极反应式【例题例题1】负极负极(铜铜)：Cu-2e-=Cu2+正极正极(银银)：2Ag+2e-=2AgCu+2Ag+
15、=Cu2+2AgCuCu Ag Ag AgNO3C C Fe Fe CuSO4 正极正极(石墨石墨)：Cu2+2e=Cu 负极负极(铁铁)：Fe 2e =Fe2+Fe Cu2+Fe2 Cu作作差差法法学习学习任务二任务二 电极反应方程式的书写电极反应方程式的书写 例题例题2 请写出请写出右边原电池的右边原电池的电极反应式。电极反应式。Mg AlNaOH溶液A先写出总反应：即先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应负极与电解质溶液反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22Al+2H2O+2 OH=2AlO2+3H2拆成离子方程式：拆成离子方程式：根据化合价升降判断正负极根据化合价升
16、降判断正负极Al3+-6e-+6e-分析负极分析负极反应过程反应过程请写出右边原电池的电极反应式。Mg AlNaOH溶液A()()四四步步法法 2Al+2H2O+2 OH=2AlO2+3H223四步法四步法电极反应式书写方法：电极反应式书写方法：【归纳总结】【归纳总结】判判找找标标配配准确找出电极反应物和电极产物准确找出电极反应物和电极产物准确判断电池的正、负极准确判断电池的正、负极根据有关元素化合价变化标出电子得失数目根据有关元素化合价变化标出电子得失数目根据根据环境环境配平电荷，最后根据原子个数配平电极反应式配平电荷，最后根据原子个数配平电极反应式电极反应：负极负极失去电子的一极失去电子的
17、一极氧化反应氧化反应活性强活性强正极正极得到电子的一极得到电子的一极还原反应还原反应活性弱活性弱负极():.正极():.总反应式:.负极():.正极():.总反应式:.H2SO4(aq)AgFe典题精练典题精练1.请在图上标出电子的流动方向和电流方向，并判断正负极，写出电极反应式和总反应式。ZnCuIe-e-IFeFe2e-=Fe2+Ag2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe2+H2CuSO4(aq)ZnZn2e-=Zn2+CuCu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu外电路：负极 正极e-正极 负极2.Al和和Cu作电极所构成的原电池作电极所构成的原电池电解质溶液为稀硫酸电解质溶液为稀硫
18、酸AlAl作作_极极,CuCu作作_极极电极反应式是：负极电极反应式是：负极 _ _ 正极正极 _ _ 总反应式总反应式_负负正正2Al-6e2Al-6e-=2Al=2Al3+3+6H6H+6e+6e-=3H=3H2 22Al+3H2Al+3H2 2SOSO4 4=Al=Al2 2(SO(SO4 4)3 3+3H+3H2 2(2Al+6H(2Al+6H+=2Al=2Al3+3+3H+3H2 2)变变式式 Al和和Cu作电极所构成的原电池作电极所构成的原电池电解质溶液为电解质溶液为浓硝酸浓硝酸 Al Al作作_极极 Cu Cu作作_极极电极反应式是：负极电极反应式是：负极 _ _ 正极正极 _
19、_总反应式总反应式_正正负负Cu-2eCu-2e-=Cu=Cu2+2+2NO3-+4H+2e-=2NO2+2H2OCu+4HNOCu+4HNO3 3=Cu(NO=Cu(NO3 3)2 2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O O(Cu+4H(Cu+4H+2NO+2NO3 3-=Cu=Cu2+2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O)O)Cu Al稀硫酸稀硫酸A原电池的特点：原电池的特点：(1)氧化反应氧化反应(负极负极)、还原反应、还原反应(正极正极)分别在两极上发生。有电流产生分别在两极上发生。有电流产生(电能电能)。利用原电池原理利用原电池原理 可可制作各种电池制作各种电池，如干电
20、池、铅蓄电池、银锌电池、锂，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池电池、氢氧燃料电池。(2)正负两极上进出电子总数相等，根据正负两极上进出电子总数相等，根据电子守恒电子守恒原理可进行许多有关电极反应的计算。原理可进行许多有关电极反应的计算。(3)加快加快反应速率。反应速率。例如，实验室制例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。以加快反应速率。(4)电极：电极：负极负极有损耗有损耗（金属溶解或燃料气体失去电子变成离子进入溶液中）。（金属溶解或燃料气体失去电子变成离子进入溶液中）。正极有新物质生成正极有新物质生成（阳离子或非金属单质得到电子被还原成气体或金属单质或生成（阳离子或非金属单质得到电子被还原成气体或金属单质或生成离子进入溶液中）。离子进入溶液中）。提炼归纳提炼归纳间接：直接：化学能 燃烧热 能蒸汽机械能发动机电能装置原电池概念构成条件工作原理化化学学能能与与电电能能【总结】
