第6章 专项实验三 化学能转化成电能（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第二册同步学案（人教版）

本高中化学讲义聚焦化学能转化为电能的核心知识点，从氧化还原反应电子转移本质切入，通过锌片、铜片、石墨棒与稀硫酸的电极材料实验，逐步探究原电池的构成要素（活泼性不同电极、电解质溶液、闭合回路、自发氧化还原反应）及工作原理，延伸至铝电极在不同条件下的作用分析。 该资料以对比实验为特色，如锌铜-稀硫酸组合中铜片气泡产生与电流偏转的现象分析，引导学生通过证据推理建构原电池模型，体现科学探究与实践和科学思维。课中辅助教师演示讲解，课后帮助学生巩固构成条件与工作原理，查漏补缺。

专项实验三　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为电能过程中的作用，体会化学的价值。 2．认识原电池的构成要素及其作用。 【实验用具】 器材：烧杯、导线、电流表。 材料及试剂：稀硫酸、锌片、铜片、石墨棒。 【实验过程】 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 电流计指针不偏转（即：无电子定向移动） 锌片、 石墨棒 电流计指针不偏转（即：无电子定向移动） 无电解质溶液，不能发生氧化还原反应，无法形成原电池 (2)将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象；再插入铜片，观察现象；取出铜片，插入石墨棒，观察现象（具体见下表）。 电极 材料 实验现象 解释 锌片 锌片逐渐溶解，锌片上有气泡产生 锌片与稀硫酸反应生成氢气，Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑ 续表 电极 材料 实验现象 解释 锌片、 铜片 锌片逐渐溶解，锌片上有气泡产生；铜片表面无现象 锌片与稀硫酸反应生成氢气，Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑；铜片与稀硫酸不反应 锌片、 石墨棒 锌片逐渐溶解，锌片上有气泡产生；石墨棒表面无现象 锌片与稀硫酸反应生成氢气，Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑；石墨棒与稀硫酸不反应 2.原电池实验 如下表所示，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。 电极 材料 实验现象 解释 锌片、 铜片 锌片逐渐溶解，铜片上有气泡产生，电流表指针偏转 有电流通过电路，形成了原电池。锌片发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2+，作负极；铜片上有氢气生成，溶液中的H＋在铜极上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，铜片作正极 锌片、 石墨棒 锌片逐渐溶解，石墨棒上有气泡产生，电流表指针偏转 有电流通过电路，形成了原电池。锌片发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2+，作负极；石墨棒上有氢气生成，溶液中的H＋在石墨棒上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，石墨棒作正极 续表 电极 材料 实验现象 解释 铜片、 石墨棒 铜片和石墨棒上均无现象，电流表指针不偏转 铜片和石墨棒都不能与稀硫酸发生氧化还原反应，不能形成原电池，无电流产生 如图所示，选择锌片和石墨棒为电极材料，CuSO4溶液、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（具体见下表）。 电极材料 实验现象 解释 锌片、 石墨棒 锌片逐渐溶解，石墨棒上有红色固体生成，电流表指针偏转 有电流通过电路，形成了原电池。锌片发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2+，作负极；石墨棒上有铜生成，溶液中的Cu2+在石墨棒上得电子：Cu2+＋2e－===Cu，石墨棒作正极 1．根据以上实验，总结原电池的工作原理及构成要素。 提示：原电池的工作原理为： 原电池的构成要素：①必须有两个活泼性不同的电极；②两电极必须插入电解质溶液中；③必须形成闭合回路；④必须发生自发的氧化还原反应。 2．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？ 提示：可以。铁与铜的活泼性不同，且铁可以与电解质溶液稀硫酸自发地发生氧化还原反应。 3．已知金属铝既可以与强酸反应，又可以与强碱反应，有关反应方程式如下： 2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑； 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。 某化学兴趣小组的同学为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了一系列实验，实验结果记录如下表： 编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针 偏转方向 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Al、C（石墨） 稀盐酸 偏向石墨 4 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg 5 Al、Zn 浓硝酸 偏向Al 试根据表中的实验现象回答下列问题： (1)实验1，2中Al所作的电极（正极或负极）　　　　（填“相同”或“不相同”）。 (2)对实验3完成下列填空： ①铝为　　　　极，电极反应式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②石墨为　　　　极，电极反应式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③电池总反应方程式：________________________________________________________________________。 (3)实验4中铝作　　　　，理由是________________________________________________________________________。 写出铝电极的电极反应式：________________________________________________________________________。 (4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　在稀盐酸中，Mg比Al活泼，Mg作原电池的负极，Al作原电池的正极，电流计指针偏向Al；在稀盐酸中，Al比Cu活泼，Al作原电池的负极，Cu作原电池的正极，电流计指针偏向Cu。由此可知，原电池中电流计指针偏向正极。 在实验3中电流计指针偏向石墨，由上述规律可知，在该原电池中铝作负极，石墨作正极。铝失去电子被氧化成铝离子，盐酸中的氢离子得到电子被还原为氢气。 该实验的设计运用比较法探究铝电极在原电池中的作用。实验1、2、3中电解质溶液相同，电极材料不同；实验1和4比较的是电极材料相同，电解质溶液不同；实验5与其他实验比较的是电极材料和电解质溶液都不同。通过这些结果可以总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素。 根据电极材料及电解质溶液的不同，以及反应的实验现象作判断，应注意Al可与NaOH溶液反应，Al在浓硝酸中钝化等情况。 【答案】　(1)不相同 (2)①负　2Al－6e－===2Al3+　②正　6H＋＋6e－===3H2↑ ③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (3)负极　铝可以与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，而镁不与氢氧化钠溶液发生化学反应　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O (4)铝在浓硝酸中被钝化，锌在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中Zn比Al活泼，Zn作原电池的负极，Al作原电池的正极，所以电流计指针偏向铝 (5)另一个电极材料的活泼性和电解质溶液的性质 学科网（北京）股份有限公司 $