6.6实验活动 化学能转化为电能 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

6.6实验活动6 化学能转化成电能 学习目标 1.通过实验感受化学能转化成电能的过程。 2.认识形成原电池的条件。 3.总结原电池构成要素，促进深度思维发展养成良好实验素养。 【思考1】日常生活离不开电，那么同学们你们能想象一下没有电后的生活吗？ 【回顾】上节课我们学过化学能可以转化为电能，目前我国用的最多的是火力发电。大家思考一下，火力发电都有哪些弊端？ 3 探究任务 一、原电池的构成要素及工作原理 【问题引领】 1.原电池构成条件“三看”。 (1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液的反应)。 (2)二看两电极:一般是活动性不同的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路通常需三个条件:①电解质溶液;②两电极直接接触或有导线连接;③两电极插入电解质溶液中。 例如,在上页原电池实验①和②中,发生的原电池反应为Zn+2H+══Zn2++H2↑;在原电池实验③中,发生的原电池反应为2Cu+O2+4H+══2Cu2++2H2O。 2.原电池的工作原理。 以上页原电池实验①为例分析。 负极:锌片,Zn失电子,发生氧化反应,电极反应为Zn-2e-══Zn2+; 正极:铜片,H+得电子,发生还原反应,电极反应为2H++2e-══H2↑。 【问题讨论】 1.在原电池实验①中,若用铁片代替铜片,能否构成原电池?为什么? 提示:能;符合构成原电池的条件,锌比铁活泼,锌作负极,铁作正极。 2.在组装原电池的操作中要注意哪些问题? 提示:①先将电极用导线与电流表的接线柱连好,再将正极放入电解质溶液中,然后小心地将负极放入电解质溶液中,若电流表偏转幅度过大或过小,要适时地调整。②不要让两个电极在溶液中接触,以免损坏电流表。 在分析构成原电池的因素时,不能只根据电极是否能与电解质溶液发生反应进行判断,还要考虑空气是否参与正极的电极反应。如上页原电池实验③就属于这种情况。 8 9 【实验步骤】 1.电极材料的实验。 (1)验证电极材料本身是否产生电流。 用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接,并使锌片与铜片接触,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)观察电极材料在稀硫酸中的变化。 将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象;再将铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中(与锌片不接触),观察现象;取出铜片,插入石墨棒(与锌片不接触),观察现象。 2.原电池实验。 选择不同的电极材料,以及稀硫酸、导线和电流表,组装原电池,试验其能否产生电流,并作出解释。 1、原电池定义:把化学能直接 转化为电能的装置。 原电池的原理： 氧化还原反应 2H++2e-=H2↑ Zn－2e-=Zn2+ 正极： 负极： （氧化反应） （还原反应） 总反应： Zn+2H+=Zn2++H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ (离子方程式） （化学方程式） 二、电池 14 Zn、石墨、H2SO4 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 锌失去的电子通过导线转移至石墨棒表面产生电流，溶液中的H＋在石墨棒表面获得Zn失去的电子生成H2 Cu、石墨、H2SO4 铜片不溶解，电流表指针不偏转 铜的还原性比H2弱，不能发生氧化还原反应，没有电子转移，因而不能产生电流 15 实验目的：两电极之间距离对原电池电流大小的影响 自变量：两电极之间距离 因变量：原电池电流大小 实验观测量：电流的读数（最好动态的图像和曲线） 实验固定量：两电极的材料；电解质溶液的类型； 电解质溶液的浓度；电极材料与电解质溶液接触的表面积。 探究类实验设计思路 每一次实验探究过程中，自变量只能是单一的。 实验编号 两电极 间距离 电极材料 电解质溶液的类型 电解质溶液的浓度 电极与电解液接触面积 电流大小 ① 不同 相同 相同 相同 相同 不同 ② 不同 相同 相同 相同 相同 不同 ③ 不同 相同 相同 相同 相同 不同 两电极之间距离对原电池电流大小的影响 实验目的 实验固定量 自变量 因变量 两电极之间距离对原电池电流大小的影响 实验目的 自变量 两电极间距离 因变量 电流大小 如何实现动态连续曲线的绘制呢？ 我们可以采用手持技术数字化实验来实现这一目的。 什么是手持技术数字化实验？ 随着科学技术的进步，中学化学实验也引进现代化的测试方法， 例如：手持数字化技术，又称为掌上实验，是由计算机和微电子技术 相结合的新型数字化实验手段，主要包括：数据采集器、传感器、 计算机及配套软件三个部分组成。 工作流程： 实验用品：计算机、原电池实验器、连接线、USB数据线、数据采集器、锌电极、铜电极、多量程电流传感器 解析: ①中只有一个电极,不能形成原电池; ②、⑥中两电极未相连,没有形成闭合回路,不能形成原电池; ③、⑧中电极相同,而且没有形成闭合回路,不能形成原电池; ⑤中酒精不是电解质溶液,没有形成闭合回路,不能形成原电池。 1.在如图所示的8个装置中,属于原电池的是(　　) A 练一练 2.下列叙述中正确的是(　 　) A.原电池的负极得到电子,发生还原反应 B.原电池中较活泼的金属作正极 C.原电池中的电极一定是两种不同的金属 D.原电池中发生氧化反应的电极是负极 D 解析: 原电池的负极失去电子,发生氧化反应,故A错误,D正确;在原电池中,一般是较活泼的金属作负极,故B错误; 原电池的两个电极可以是两种不同的金属,也可以是金属和导电的非金属,故C错误。 C 选项 正极 负极 电解质溶液 A Zn Cu CuCl2溶液 B Zn Cu ZnCl2溶液 C Cu Zn CuSO4溶液 D Cu Zn ZnSO4溶液 3.一个原电池的总反应的离子方程式是 Zn＋Cu2+===Zn2＋＋Cu, 利用该反应设计成的原电池的正确组成是（ ） 课堂小结 自发进行的氧化还原反应 电极材料（金属、石墨棒） 形成闭合回路（导线、电解质溶液等） 1.原电池的构成要素 实验探究的方式感受： 3.影响电流大小的因素 （手持技术数字化传感器） 2.科学探究过程中要有“控制变量”的思想方法 [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] 烧杯、导线、电流表。 锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。 解析:根据反应Zn+Cu2+Zn2++Cu知,锌失电子,发生氧化反应,作原电池的负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,铜离子得电子发生还原反应,在原电池的正极发生反应,电极反应式为Cu2++2e-Cu,电解质溶液中含有铜离子,故选C。 $$