6.1.2 化学反应与电能（讲义）-2023-2024学年高一化学同步思维课堂备课系列（人教版2019必修第二册）

第六章 第一节 第2课时 化学反应与电能 学习目标： 1. 借助原电池装置和原理的学习，体会化学能到电能的直接转化，提高模型认知能力，学习科学探究方法。 2. 能够辨识简单原电池的构成要素，能正确判断原电池的正、负极，能够用电极反应式对简单原电池的宏观实验现象进行符号表征。 3. 了解各类电池在生产、生活实际中的应用，能够举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。 原电池 知识整理 1．实验探究 实验步骤 装置图 实验现象 原因解释 (1)将锌片和铜片插入盛有 稀硫酸的烧杯中，观察现象 Zn片：锌片溶解，表面产生无色气泡 Cu片：无变化 反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气 (2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生 (3)用导线连接锌片和铜片，并在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 电流表A指针偏转 电流表指针偏转说明：导线中有电流；Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出 2．原电池的概念：将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应 3．原电池的工作原理 当用导线连接铜片和锌片一同进入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子则有锌片经导线流向铜片，溶液中的H+从铜片中获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上析出。由于导线上有电子通过，因此产生了电流，电流表的指针会发生偏转 电极名称 负极 电极名称 正极 电极反应类型 氧化反应 电极反应类型 还原反应 电极反应式 Zn－2e-=Zn2+ 电极反应式 2H+＋2e-=H2 原电池总反应式：Zn＋2H+= Zn2+＋H2↑ 4．组成原电池的条件 （1）两个活泼性不同的电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属 （2）电解质溶液 (溶液或者熔融) （3）电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 （4）有自发进行的氧化还原反应 5．原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向 （1）外电路中电子的流向：负极——经导线——正极 （2）外电路中电流的流向：正极——经导线——负极 （3）内电路中离子的迁移：阴离子移向负极，阳离子移向正极 6．原电池中正负极的判断方法沿导线 （1）根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 （2）根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 （3）根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 （4）根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 7．原电池原理的主要应用 （1）加快氧化还原反应的速率：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 （2）比较金属活动性的强弱 ①方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 ②常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 （3）设计原电池 ①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(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 ②选择合适的材料 a.电极材料：电极材料必须导电。负极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 （4）制造化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 典型例题 1．下列各装置能构成原电池的是(　 ) 2．某兴趣小组设计如图实验装置，电流表指针发生偏转。下列说法不正确的是(　 ) A．该装置中铝箔为负极 B．电子从铝箔流出，经电流表、活性炭、滤纸回到铝箔 C．活性炭表面有气泡产生 D．该原电池的总反应是2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 3.如图是某同学设计的原电池的装置。下列说法正确的是(