(讲义)第2章 第2节 实验探究课2 设计一个简单的原电池-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(鲁科版2019)

【实验目的】 1．利用所给实验用品设计实验方案组装实验装置并进行实验，将化学反应所释放的能量转化为电能。 2．通过实验让学生进一步理解原电池的基本组成和工作原理。 【实验用品】 烧杯，导线，电流表，开关。 锌片，铜片，石墨棒，稀硫酸，稀盐酸。 【实验方案设计及实施】 (1)取烧杯，加入稀硫酸。 (2)将锌片和铜片插入稀硫酸中，用导线连起来并接入开关和电流表，先打开开关，观察发生的现象，然后闭合开关，再观察发生的现象。 (3)将(2)中的铜片换成石墨棒，进行相同实验，观察现象。 (4)将(2)中的锌片换成石墨棒，进行相同实验，观察现象。 (5)将上述实验中的稀硫酸换成稀盐酸，然后重复进行实验步骤(2)、(3)、(4)，观察现象。 【问题讨论】 1．下图的8个装置中，属于原电池的是哪几个？将序号写在下面。 提示：构成原电池要有四个基本条件：a．电解质溶液；b．两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中；c．能自发进行的氧化还原反应；d．形成闭合回路。综上所述：④⑥⑦符合题意。 2．实验中所用的酸是稀硫酸，也可用稀盐酸，但不能用浓硫酸或硝酸，为什么？ 提示：浓H2SO4或HNO3与金属锌、铜反应会产生SO2、NO、NO2等有害气体污染环境。 3．实验中所用电极表面积要大，并且要清洁，而且锌片应该用纯锌，为什么？ 提示：如果锌片上有杂质，会形成许许多多的微小原电池，会观察到锌片上也会放出气泡。 4．原电池中活动性强的一定是负极吗？ 提示：活动性强的不一定是负极，如镁和铝放入氢氧化钠溶液中形成原电池，铝是负极；铜和铝放入浓硝酸中形成原电池，由于铝被钝化，铜是负极。 5．原电池工作时，负极失去的电子总数与正极得到的电子总数有何关系？为什么？ 提示：相等。原电池中，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，根据氧化还原反应中得失电子守恒知，正极上得电子总数与负极上失电子总数相等。 【跟踪训练】 1．将锌片和铜片按图示方式插入柠檬中，电流计指针发生偏转。下列关于该装置的说法中，正确的是(　　) A．将电能转换为化学能 B．电子由铜片流出 C．锌片是负极 D．铜片逐渐被腐蚀 [答案]　C 2．如图所示，C为电解质溶液。电流计发生偏转，同时A极逐渐变细，B极上有气泡冒出，则A、B、C应是下列各组中的(　　) A．A是Zn、B是Cu、C为稀硫酸 B．A是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液 C．A是Al、B是Mg、C为稀硫酸 D．A是Ag、B是Zn、C为稀盐酸 A　[Zn失电子生成Zn2+，故A极逐渐变细，稀硫酸中的H＋得电子生成H2，故B极上有气泡冒出，A项符合题意；AgNO3溶液中的Ag＋在B极上得电子生成Ag，故B极上无气泡冒出，B项不符合题意；A极逐渐变细，B极上有气泡冒出，说明A极为负极，金属活动性：A>B，C、D项不符合题意。] 3．汽车的启动电源常用铅蓄电池，其结构如图所示，其放电时的电池反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断放电时，下列叙述中正确的是(　　) A．PbO2是负极 B．Pb是负极 C．PbO2得电子，被氧化 D．电解质溶液的酸性增强 B　[根据电池反应知，放电过程中Pb失去电子，作负极，B项正确；PbO2得电子被还原，作正极，A、C项错误；由于原电池在放电过程中消耗H2SO4，酸性减弱，D项错误。] 4．研究人员研发了一种“水电池”，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。在海水中，电池的总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水电池”在海水中放电时的有关说法不正确的是(　　) A．Na＋不断向“水电池”的正极移动 B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C．负极反应式：Ag－e－===Ag＋ D．MnO2发生还原反应 C　[根据海水中电池总反应5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl可知，Ag失电子发生氧化反应作负极，MnO2作正极。原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以 Na＋不断向“水电池”的正极移动，故A正确；根据总反应可知，每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子，故B正确；Ag作负极，电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl，故C错误；MnO2作正极，发生还原反应，故D正确。] 5．将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所示)。 在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下： 金属 电子流动方向 电压/V D D→Cu ＋0.78 C Cu→C －0.15 B B→Cu ＋1.35 A