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第六章　　 化学反应与能量
第一节　　化学反应与能量变化
第2课时　化学反应与电能
[学习目标]
1.设计实验认识构成原电池的条件。
2.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极
(重、难点)。
3.了解原电池工作原理的应用。
引入新课
2023年我国电力生产量构成图
能量之间是如何转换的？
主要火力发电，煤为主要原料
一、原电池构成条件及工作原理
1.火力发电——化学能间接转化为电能
关键环节
火力发电的缺点是什么？
①煤炭是不可再生能源，会造成能源危机；
②煤炭燃烧会产生污染性气体；
③经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低。
思考1
2.原电池——化学能直接转化为电能
(1)实验探究
实验装置
实验现象
铜片：没有变化
锌片：逐渐溶解，
有气泡产生
铜片：有气泡产生
锌片：逐渐溶解
电流表：
指针发生偏转
锌与酸反应产生H2，而铜不反应
锌失电子，经导线流向铜片，H＋在铜片上得电子被还原生成H2
导线中有电流通过，过程中产生了电能
实验结论
一、原电池构成条件及工作原理
①概念：将化学能转化为电能的装置。
②本质：发生氧化还原反应。
③电极 负极：电子流出的一极，发生氧化反应；
正极：电子流入的一极，发生还原反应。
2.原电池——化学能直接转化为电能
(2)原电池
+
e
一、原电池构成条件及工作原理
2.原电池——化学能直接转化为电能
(3)原电池工作原理
①导线中的电流方向：从铜极流向锌极；
②溶液中没有电子的转移。
电极和导线、电解质溶液中的导电微粒分别是什么？
其移动方向是怎么样的？
思考2
电极和导线中的导电微粒是电子；外电路中电子从负极(Zn)流出，经导线流向正极(Cu) 。电解质溶液中的导电微粒是阳离子H＋、阴离子；溶液中阳离子H+向正极区，阴离子向负极区移动。
+
e
H+、Zn2+
特别注意：
一、原电池构成条件及工作原理
2.原电池——化学能直接转化为电能
(3)原电池工作原理
知识归纳
(以Zn－H2SO4－Cu原电池为例)
电极材料 电极反应 反应类型 电极
Zn片
Cu片
电池总反应 氧化反应
Zn－2e-＝ Zn2+
2H+ + 2e-＝H2↑
负极
正极
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
还原反应
+
e
H+、Zn2+
装置中铜的作用？能否用其他物质代替？
将锌片换成铜，能形成原电池吗？
用酒精代替稀硫酸能形成原电池吗？
思考3
导体。可用石墨等代替。
不能，因无自发进行的氧化还原反应。
不能。酒精不导电。
一、原电池构成条件及工作原理
2.原电池——化学能直接转化为电能
(4)原电池的构成条件
知识归纳
必须存在自发的氧化还原反应
两极
两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属)
一液
两极之间填充电解质溶液(或熔融电解质)
一线
必须形成闭合回路
一反应
+
e
一、原电池构成条件及工作原理
应用体验
1.判断正误
(1)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(　　)
(2)原电池的电极材料必须是金属(　　)
(3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同(　　)
(4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液流回锌(　　)
(5)原电池中阳离子向正极移动(　　)
×
×
√
×
√
一、原电池构成条件及工作原理
应用体验
2.根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：
(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为______(填电极名称)，判断依据：____________________________________；铜电极的名称是______，溶液中的Cu2＋移向______(填“Cu”或“X”)电极。
负极
锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)
正极
Cu
(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为______(填电极名称)，判断依据：_____
_________________________________；铜电极的名称是____，溶液中的Ag＋移向___(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为_______________。
正极
铜的
活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)
负极
X
Ag＋＋e－===Ag
一、原电池构成条件及工作原理
电极名称的判断方法
归纳总结
一、原电池构成条件及工作原理
二、原电池工作原理的应用
1.加快氧化还原反应的进行
用Zn和稀硫酸反应制H2时，为了使反应加快，常加少量CuSO4溶液，或用含杂质的粗锌，为什么？
思考1
锌和置换出的铜(或粗锌中的杂质)、稀硫酸构成原电池，可加快反应速率。
原电池中氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动
相互间的干扰减小，使反应加快。
2.比较金属的活动性
一般情况下，作负极的金属活动性比作正极的金属活动性强。
3.设计原电池
(1)给定氧化还原反应设计原电池的构成要素
如Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag
负极材料：
负极反应：
正极材料：
正极反应：
0 +2
Cu
石墨等金属性小于铜的固体
Cu－2e－===Cu2＋
2Ag＋＋2e－===2Ag
一般还原剂作负极，
氧化剂作电解质溶液，
比负极活动性弱的金属或能导电的非金属作正极。
二、原电池工作原理的应用
(2)简易电池的设计与制作
如水果电池的设计，材料：Zn片、Cu片、导线、水果 、电流计。
3.设计原电池
二、原电池工作原理的应用
1.判断正误
(1)原电池中，负极材料的活动性一定强于正极材料的活动性(　　)
(2)只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池(　　)
(3)原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻(　　)
(4)向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，是因为构成了原电池(　　)
(5)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应(　　)
×
×
×
√
×
应用体验
二、原电池工作原理的应用
应用体验
2.现有如下两个反应：
A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O
B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
(1)根据上述两反应的本质，____(填字母)反应能设计成原电池，其原因是___
_____________________________________________________________。
B
A
为非氧化还原反应，没有电子转移；B为氧化还原反应，有电子转移
(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。
①写出电极反应式及反应类型：
负极：________________，__________；
正极：____________________，_________。
Cu－2e－===Cu2＋
氧化反应
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
还原反应
二、原电池工作原理的应用
(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。
②画出装置图并标明电极材料、电解质溶液和电子流向。
③若导线上通过2 mol电子，则负极质量减轻____g。
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2.现有如下两个反应：
A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O
B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
二、原电池工作原理的应用
应用体验
随堂检测
选项 A B C D
M 石墨 Zn Fe Al
N Ag Ag Cu Al
P 稀硫酸 蔗糖溶液 FeCl3溶液 NaOH溶液
1.下列各组材料组成如图装置，电流表指针能发生偏转的是
√
Ag、石墨与稀硫酸
都不反应
蔗糖溶液不导电
两个电极相同
随堂检测
2.某科学探究小组为探究电化学原理，设计了如图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论的叙述错误的是
A.a和b不连接时，该装置不能形成原电池，铁片上有红色的铜析出
B.a和b用导线连接时，铜片为负极，发生的反应为Cu2＋＋2e－
===Cu
C.无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成
D.a和b用导线连接时，溶液中的Cu2＋向铜电极移动
√
铁作负极，铜作正极
(1)X是电池的______(填“正”或“负”，下同)极，Zn2＋向_____极移动。
随堂检测
3.锌锰干电池是应用最普遍的电池之一，其基本反应：
X极：Zn－2e－===Zn2＋　Y极：2MnO2＋ 2＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O
负
正
(2)该电池总反应的离子方程式为____________________________________
____________。该反应中MnO2是_________(填“还原剂”或“氧化剂”)。
H2O ＋Zn2＋
氧化剂
(3)若反应消耗16.25 g Zn，则电池中转移电子的物质的量为________。
0.5 mol
2
0.25 mol
1 mol Zn失2 mol电子
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