实验07 化学能转化成电能-【同步实验课】2023-2024学年高一化学教材实验大盘点（人教版2019必修第二册）

【同步实验课】 化学能转化成电能 01实验梳理 02实验点拨 03典例分析 04对点训练 05真题感悟 【实验目的】 1.理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。 2.认识原电池的构成要素及其作用。 【实验试剂】 锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。 【实验仪器】 烧杯、导线、电流表。 【实验一】 电极材料的实验 实验操作 图解操作 实验现象 实验结论 （1）用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转； 用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。 （2）将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象； 再插入铜片，观察现象； 取出铜片，插入石墨棒，观察现象。 没有发生偏转 没有发生偏转 锌片溶解，表面产生无色气泡 ①锌片溶解，表面产生无色气泡 ②铜片表面无明显变化 ①锌片溶解，表面产生无色气泡 ②石墨棒表面无明显变化 【实验二】 原电池实验 实验操作 图解操作 实验现象 实验结论 1.选择Zn、Cu、H2SO4组成原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。 2.选择Zn、石墨、H2SO4组成原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。 ①锌片溶解 ②铜片不溶解，表面产生无色气泡 ③电流表指针偏转 ①锌片溶解 ②石墨棒表面产生无色气泡 ③电流表指针偏转 1、 问题与讨论： 1．试着描述一下原电池的工作原理。 2．原电池的构成需要哪些条件？ 3．组装原电池的操作应注意哪些问题？ 4．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？ 5．铜锌原电池中，若将稀硫酸换成硫酸铜溶液，能否形成原电池？为什么？ 二、规律与方法： （一）、原电池中正、负极的确定方法 （二）、原电池电极反应式的书写 (1)先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物。 (2)根据氧化还原反应原理写出电极反应式。 ①负极反应。 负极上发生失去电子的氧化反应。要注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存，若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。 ②正极反应。 正极上发生得到电子的还原反应。当正极上的反应物是O2时：若电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，与O2反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2得电子与H＋生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (3)写出电池总反应方程式。 结合电子守恒将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。 (4)若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即可得到较难写出的另一极的电极反应式。 （三）、原电池原理的四大应用 1．加快氧化还原反应速率 一个__自发__进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率__加快__，例如Zn与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率加快。 2．比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动性比正极的__活泼__。 3．用作金属的防护 使被保护的金属制品作原电池的__正__极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使Zn作原电池的__负__极。 4．设计制作化学电源 — ↓ — ↓ — ↓ — 三、深度剖析： 1．为了探究影响原电池电流大小的因素,设计如下实验。 编号 电极a 电解质溶液 电流表指针 电流大小 A ①Mg 稀硫酸 偏转较大 ①>② ②Zn 偏转较小 B ①Zn片宽度大 稀硫酸 偏转较大 ①>② ②Zn片宽度小 偏转较小 C ①Zn片插入溶液深 稀硫酸 偏转较大 ①>② ②Zn片插入溶液浅 偏转较小 D ①Zn片离Cu近 稀硫酸 偏转较大 ①>② ②Zn片离Cu远 偏转较小 E Zn ①同浓度稀硫酸 偏转较小 ①<② ②同浓度CuSO4溶液 偏转较大 F Zn ①0.1 mol·L-1稀硫酸 偏转较小 ①<② ②2 mol·L-1稀硫酸 偏转较大 2．盐桥的组成及在原电池中的作用 组成：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻 盐桥中的离子流向：盐桥中的阳离子(K＋)向正极区移动，阴离子(Cl－或NO)向负极区移动 作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流[若没有盐桥，当反应进行到一定时间后，负极的正电荷