第6章 实验活动6 化学能转化成电能-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步讲义(人教版2019)

【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。 【实验步骤】 1．电极材料的实验 (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。 电极材料 电流表指针是否发生偏转 解释 锌片、铜片 否 没有电解质溶液，不能发生原电池反应 锌片、石墨棒 否 (2)按如图所示的装置实验，记录实验现象并解释原因。 实验装置 实验现象 解释 锌片溶解，表面产生无色气泡 锌的还原性比H2强，溶液中的H+直接得到Zn失去的电子生成H2 ①锌片溶解，表面产生无色气泡； ②铜片表面无明显现象 铜的还原性比H2弱，不能置换出H2，H＋在锌片表面被还原成H2 ①锌片溶解，表面产生无色气泡； ②石墨棒表面无明显现象 石墨为惰性材料，不能置换出H2，H＋在锌片表面被还原成H2 2．原电池实验 按如图所示的装置实验，记录实验现象并解释原因。 实验材料 实验现象 解释 Zn、Cu、 H2SO4 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 锌失去的电子通过导线转移至铜片表面产生电流，溶液中的H＋在铜片表面获得电子生成H2 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 【问题和讨论】 1．根据以上实验，说明原电池的工作原理和构成要素。 提示：(1)工作原理：负极失去电子发生氧化反应，电子通过导线流入正极，溶液中的离子在正极上得到电子发生还原反应。 (2)构成要素：①化学反应：自发进行的氧化还原反应。②装置条件：a.活泼性不同的电极，b.电解质溶液，c.形成闭合回路。 2．指出原电池实验中铜锌原电池的电极名称，并写出电极反应和电池总反应。 提示：Zn：负极，Zn－2e－===Zn2+； Cu：正极，2H＋＋2e－===H2↑； 电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑。 3．在原电池实验中，若锌片、铜片接触，插入硫酸溶液，能否观察到电流？ 提示：不能。 4．将原电池实验中锌-石墨原电池中的锌片换成铁片，能否形成电流？若能产生电流，写出电极反应和电池总反应。 提示：能产生电流。 负极：Fe－2e－===Fe2+； 正极：2H＋＋2e－===H2↑； 电池总反应：Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑。 1．某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)，有关说法正确的是(　　) A．该装置把化学能转化为电能 B．Zn为正极，发生氧化反应 C．工作时由Zn电极向Cu电极迁移 D．工作一段时间后Cu电极质量不变 A　[该装置为原电池，把化学能转化为电能，A正确；锌电极失去电子为负极，B错误；阴离子向负极移动，则工作时由Cu电极向Zn电极迁移，C错误；Cu电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，质量增加，D错误。] 2．Ⅰ.现有两个反应： a．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O b．Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+ (1)根据两反应本质，判断它们能否设计成原电池：________。如果不能，说明其原因：_______________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)如果可以，则写出正、负极材料，电极反应式及反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)，电解质溶液名称。 负极：_______________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 正极：_______________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 电解质溶液：_________________________________________________________。 Ⅱ.常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。 O～t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_________________， 溶液中的H＋向________移动；t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是__________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　Ⅰ.(1)能设计成原电池的化学反应必须是自发进行的氧化还原反应，否则不能设计成原电池。(2)根据Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+可知，Cu应为负极，失电子被氧化，正极可为石墨棒、Ag等，正极上Ag＋得电子生成Ag，电解质溶液为AgNO3溶液。 Ⅱ.正极上得电子发生还原反应，故电极反应式为＋e－===NO2↑＋H2O；由图2可知t1时刻电流方向改变，说明原电池的正、负极发生变化，Al因为在浓硝酸中发生钝化不再进一步反应，则t1时刻后Cu片与浓HNO3反应，Cu片作负极，Al片作正极。 [答案]　Ⅰ.(1)a不能，b可以　a是非氧化还原反应，没有电子转移　(2)Cu、Cu－2e－===Cu2+、氧化反应　石墨棒(或Ag、铂、金等，任选一种)、2Ag＋＋2e－===2Ag、还原反应　硝酸银溶液 ＋e－===NO2↑＋H2O　正极　Al在浓硝酸中发生钝化，形成的氧化膜阻止了Al进一步反应 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$