第6章 实验活动6 化学能转化成电能-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一化学必修第二册教师用书（人教版2019）

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 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，不能构成原电池 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-===； Cu：正极，2H++2e-===H2↑； 电池总反应：Zn+2H+===+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.(2023·徐州高一期中)某锌⁃空气电池反应为2Zn+O2===2ZnO，电解质溶液为NaOH溶液。下列说法错误的是(　　) A.锌片作电池的负极 B.电池工作时，电解质溶液中OH-向正极移动 C.氧气在正极发生还原反应 D.理论上每转移1 mol电子消耗标准状况下氧气的体积为5.6 L 答案　B 解析　锌失去电子，被氧化，锌片作电池的负极，A正确；原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以电池工作时，电解质溶液中OH-向负极移动，B错误；氧气在正极发生得到电子的还原反应，C正确；1 mol氧气在反应中得到4 mol电子，理论上每转移1 mol电子消耗0.25 mol氧气，标准状况下的体积为5.6 L，D正确。 2.Ⅰ.将反应Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+设计成原电池，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　　　　 　　　　。  答案　Ⅰ.Cu　Cu-2e-===Cu2+　氧化反应　石墨棒(或Ag、铂、金等，任选一种)　Ag++e-===Ag 还原反应　硝酸银溶液 Ⅱ.2H++N+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 解析　Ⅰ.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N得电子发生还原反应，故电极反应式为2H++N+e-===NO2↑+H2O；由图2可知t1时刻电子流动方向改变，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能进一步发生反应，则t1时刻后Cu片与浓HNO3反应，Cu片作负极，Al片作正极。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六章　第二节 <<< 化学能转化成电能 实验活动6 【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。 电极材料 电流表指针是否发生偏转 解释 锌片、铜片 ___ 没有 溶液，不能构成原电池 锌片、石墨棒 ___ 【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。 电解质 否 否 实验装置 实验现象 解释   锌片 ，表面产生 _________ 锌的还原性比H2 ，溶液中的__直接得到Zn失去的电子生成___   ①锌片 ，表面产生 ； ②铜片______________ 铜的还原性比H2 ， 置换出H2，H+在锌片表面被 成__ (2)按如图所示的装置实验，记录实验现象并解释原因。 溶解 无色气泡 强 H+ H2 溶解 无色气泡 表面无明显现象 弱 不能 还原 H2 实验装置 实验现象 解释   ①锌片 ，表面产生 ； ②石墨棒______________ 石墨为惰性材料，不能置换出H2，H+在锌片表面被 成____ 溶解 无色气泡 表面无明显现象 还原 H2 实验材料 实验现象 解释 Zn、Cu、H2SO4 ①锌片 ； ②铜片 溶解，表面产生 ； ③电流表指针____ 锌 的电子通过导线转移至 产生电流，溶液中的 在铜片表面获得电子生成____ 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。 溶解 不 无色气泡 偏转 失去 铜片表面 H+ H2 实验材料 实验现象 解释 Zn、石墨、H2SO4 ①锌片 ； ②石墨棒表面产生 ； ③电流表指针____ 锌 的电子通过导线转移至 产生电流，溶液中的 在石墨棒表面获得电子生成___ Cu、石墨、H2SO4 铜片 ，电流表指针 _______ 铜的还原性比 弱， 发生氧化还原反应， 电子转移，因而不能产生电流 溶解 无色气泡 偏转 不溶解 不偏转 失去 石墨棒表面 H+ H2 H2 不能 没有 1.根据以上实验，说明原电池的工作原理和构成要素。 问题讨论 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。 问题讨论 提示　Zn：负极，Zn-2e-===； Cu：正极，2H++2e-===H2↑； 电池总反应：Zn+2H+===+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？ 问题讨论 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。 问题讨论 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.(2023·徐州高一期中)某锌⁃空气电池反应为2Zn+O2===2ZnO，电解质溶液为NaOH溶液。下列说法错误的是 A.锌片作电池的负极 B.电池工作时，电解质溶液中OH-向正极移动 C.氧气在正极发生还原反应 D.理论上每转移1 mol电子消耗标准状况下氧气的体积为5.6 L 跟踪训练 √ 锌失去电子，被氧化，锌片作电池的负极，A正确； 原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以电池工作时，电解质溶液中OH-向负极移动，B错误； 氧气在正极发生得到电子的还原反应，C正确； 1 mol氧气在反应中得到4 mol电子，理论上每转移1 mol电子消耗0.25 mol 氧气，标准状况下的体积为5.6 L，D正确。 跟踪训练 2.Ⅰ.将反应Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+设计成原电池，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：　　　　　　。  跟踪训练 Cu Cu-2e-===Cu2+ 氧化反应 石墨棒(或Ag、铂、金等，任选一种) Ag++e-===Ag 还原反应 硝酸银溶液 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。 跟踪训练 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 　　　 　， 跟踪训练 2H++N+e-===NO2↑+H2O 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　　　　 　　　　 。 跟踪训练 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 正极上N得电子发生还原反应，故电极反应式为2H++N+e-===NO2↑+H2O；由图2可知t1时刻电子流动方向改变，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能进一步 发生反应，则t1时刻后Cu片与 浓HNO3反应，Cu片作负极， Al片作正极。 跟踪训练 第六章　第二节 <<< 本课结束 $$