第六章 实验活动6 化学能转化成电能 学案 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

实验活动6　化学能转化成电能 【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。 【实验用品】 器材:烧杯、导线、电流表。 试剂:锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。 【实验步骤和结论】 1.电极材料的实验 (1) 实验装置 实验操作 电极材料 实验现象 解释 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 锌片、铜片 电流表指针　　　　偏转 因为没有　　　　　　,所以不能发生　　　　反应 锌片、石墨棒 电流表指针　　　　偏转 　(2) 实验装置 实验操作 实验现象 解释 将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象 锌片　　　,表面产生　　　　　 锌的还原性比H2　　　　,溶液中的　　　　直接生成H2,Zn　　　电子生成　　　　,离子方程式为　 再在烧杯中插入铜片,观察现象 ①锌片　　　　,表面产生　　　　　　 ②铜片表面　　　　　 铜的还原性比H2　　　,　　　　置换出H2,电子　　　在溶液中移动,锌的电子　　　　转移到铜片上,H+只能在　　　　表面被还原成H2 取出铜片,插入石墨棒,观察现象 ①锌片　　　　,表面产生　　　　　　 ②石墨棒　　　　　 石墨为惰性材料,　　　　置换出H2,电子　　　　通过溶液转移到石墨棒上,H+只能在　　　　表面被还原成H2 2.原电池实验 实验操作和实验装置 电极材料 实验现象 解释 如图所示,选择不同的电极材料,与稀硫酸、导线和电流表组装成原电池,观察实验现象 Zn、Cu ①锌片　　　 ②铜片　　　　,表面　　　　　 ③电流表指针发生　　　 　　　　失去的电子通过　　　　转移至　　　　表面,溶液中的　　　　在　　　　表面获得电子生成　　　　 Zn、石墨 ①锌片　　　 ②石墨棒表面　　　　　　 ③电流表指针发生　　　 　　　　失去的电子通过　　　　转移至　　　　表面,溶液中的　　　　在　　　　表面获得电子生成　　　　 Cu、石墨 ①铜片　　　 ②电流表指针　　　 铜的还原性比H2　　　　,　　　　发生氧化还原反应,　　　　电子转移,因而　　　　产生电流 　　【答案】1.(1)没有　没有　电解质溶液　原电池　(2)溶解　无色气泡　强　H+　失去　Zn2+　Zn+2H+Zn2++H2↑ 溶解　无色气泡　无明显变化　弱　不能　不能　不能　锌片　溶解　无色气泡　无明显变化　不能　不能　锌片 2.溶解　不溶解　产生无色气泡　偏转　锌　导线　铜片　H+　铜片　H2　溶解　产生无色气泡　偏转　锌　导线　石墨棒　H+　石墨棒　H2　不溶解　不偏转　弱　不能　没有　不能 【问题讨论】 1.根据以上实验,说明原电池的工作原理和构成要素,以及组装原电池的注意事项。 【答案】原电池的工作原理:负极失去电子发生氧化反应,电子经外电路流入正极,电解质溶液中的阳离子向正极迁移,具有氧化性的粒子在正极上得到电子,发生还原反应。 原电池的构成要素:①两个活动性不同的电极;②电解质溶液;③形成闭合回路;④有自发进行的氧化还原反应。 组装原电池的注意事项:组装原电池时一定要形成闭合回路。形成闭合回路有多种方式,可以是导线连接两个极,也可以是两电极相接触。 2.能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片?为什么? 【答案】可以用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片;因为铁也能与硫酸溶液反应,而且铁与铜的活动性不同,当它们插入硫酸溶液且形成闭合回路时,就形成了原电池。 【迁移应用】 1.(双选)将纯锌片和纯铜片按如图所示的方式插入相同浓度的稀硫酸中,以下有关叙述中正确的是(　　)。 A.甲、乙两装置中铜片表面均有气泡生成 B.甲、乙两装置中均实现了电能转化为化学能 C.甲、乙两装置中Zn腐蚀的速率不相等 D.一段时间后,甲、乙两装置中溶液的酸性均减弱 【答案】CD 【解析】乙装置中没有构成原电池,因此Cu的表面没有气泡生成,不能实现化学能到电能的转化,A、B两项均错误;氧化还原反应改成原电池后,会加快反应速率,甲装置中Zn的腐蚀速率大于乙装置中Zn的腐蚀速率,C项正确;甲、乙装置中,Zn均与硫酸发生反应,酸被消耗,溶液的酸性减弱,D项正确。 2.某学习兴趣小组探究电池的工作原理,组装了以下装置,能形成原电池的是(　　)。 　 　A　　　　　 　　B 　 　C　　　　 　　　D 【答案】A 【解析】A项,该装置符合原电池的构成条件,铁作负极,铜作正极,负极上铁失电子发生氧化反应,正极上铜离子得电子发生还原反应,正确;B项,该装置中,两个金属电极相同,所以不能构成原电池,错误;C项,该装置中,两个金属电极相