第6章 实验活动6 化学能转化成电能-【优学精讲】2024-2025学年高中化学必修第二册教用Word（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，通过电极材料实验（无电解质不反应，有电解质未形成回路时的现象）逐步引导，梳理原电池的构成要素（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，搭建从氧化还原反应到能量转化的学习支架。 资料以对比实验（锌铜、锌石墨等电极组合）为核心，引导学生观察现象、分析原因，培养科学探究与实践能力，迁移应用题目结合电池装置分析，强化科学思维中的证据推理。课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺，体现化学观念中物质变化与能量转化的联系。

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。 【实验过程和结论】 1.电极材料的实验 （1）用导线将电流表分别与两个电极相连接，使两个电极接触。 实验操作 电极材料 电流表指针 解释 锌片、铜片 不偏转 　没有电解质溶液，不发生氧化还原反应　 锌片、石墨棒 不偏转 （2）将电极插入盛有稀硫酸的烧杯中。 实验操作 实验现象 解释 　锌片上有气泡　 　锌与稀硫酸反应生成氢气　 　锌片上有气泡，铜片上无气泡　 　锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应　 实验操作 实验现象 解释 锌片上有气泡，石墨棒上无气泡 　锌与稀硫酸反应生成氢气，石墨棒与稀硫酸不反应　 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，如图： 试验其能否产生电流，并作出解释。 编号 电极材料 实验现象 解释 ① 锌片、铜片 锌片上无气泡，铜片上有气泡，电流表指针偏转 　构成原电池，将化学能转化为电能　 ② 锌片、 石墨棒 锌片上无气泡，石墨棒上　有气泡　，电流表指针　偏转　 　构成原电池，将化学能转化为电能　 ③ 铜片、 石墨棒 无明显现象 　无氧化还原反应发生，不能构成原电池　 1.根据以上实验，说明原电池的工作原理和构成要素，以及组装原电池的操作注意事项。 提示：构成原电池的条件有：①两种活泼性不同的金属（或金属和非金属）作电极；②电解质溶液；③形成闭合回路；④有一个能自发进行的氧化还原反应。原电池是将氧化反应和还原反应分别在不同的区域发生，使电子在导线中转移，产生电流。 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：铁片代替锌片后，铁能够与稀硫酸反应，仍然具备构成原电池的条件，仍然有电流产生。 【迁移应用】 1.某同学用如图所示实验来探究构成原电池的一般条件，下列说法正确的是（提示：苯是非电解质）（　　） A.左瓶的灯泡发光 B.右瓶的铜棒变粗 C.右瓶中铁棒为正极 D.左瓶：Fe－2e－Fe2＋ 解析：B　苯是非电解质，不能导电，用导线将Fe和Cu相连插入苯中，不能形成原电池，故左瓶的灯泡不发光，A、D错误；右瓶中用导线将Fe和Cu相连插入CuSO4溶液中，形成原电池，Fe是负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，Cu是正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，故右瓶的铜棒变粗，B正确，C错误。 2.原电池原理的发现和各种电池装置的发明，改变了人们的生活方式。下列关于如图所示原电池装置的说法不正确的是（　　） A.Zn为原电池的负极 B.Zn电极质量减小65 g时，产生 1 mol 气体 C.外电路电流从Zn经导线流向Cu D.Cu上发生的反应为2H＋＋2e－H2↑ 解析：C　锌的活泼性强于铜，Zn为原电池的负极，A正确；电池总反应为Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑，Zn极减少65 g即1 mol，产生1 mol H2，B正确；Zn为原电池的负极，Cu为原电池的正极，外电路电流从Cu经导线流向Zn，C错误；Cu为原电池正极，Cu上氢离子得电子生成氢气，发生的反应为2H＋＋2e－H2↑，D正确。 3.为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如图： 回答下列问题： （1）根据原电池原理填写下表： 装置序号 正极 负极反应式 阳离子移动方向 甲 Al Mg－2e－Mg2＋ 铝极 乙 Pt Fe－2e－Fe2＋ 铂极 丙 Mg Al－3e－＋4OH－[Al（OH）4]－ 镁极 丁 Al Cu－2e－Cu2＋ 铝极 戊 石墨 CH4－8e－＋10OH－C＋7H2O 石墨 （2）电极类型除与电极材料的性质有关外，还与电解质溶液的性质有关。 （3）根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应？不一定（填“是”“否”或“不一定”），请举例说明：上述五个原电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电池的负极发生了氧化反应。 （4）指出下列电池的放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲酸性减弱，丙碱性减弱。 解析：（1）甲电池：在稀硫酸中，镁比铝活泼，镁为负极，发生氧化反应，铝为正极，H＋在铝极上发生还原反应；乙电池：铁比铂活泼，铁为负极；丙电池：在氢氧化钠溶液中，铝与NaOH溶液反应，铝失去电子，发生氧化反应，铝离子与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸根离子；丁电池：常温下，浓硝酸使铝钝化，铜溶解，铜为负极；戊装置：碱性甲烷燃烧电池中，甲烷所在的铂极为负极，空气所在的石墨电极为正极。（2）通过比较甲、丙电池可知，电极都是铝、镁，由于电解质溶液不同，故电极类型不同，即电极类型与电极材料、电解质溶液都有关。（3）大多数电池的负极材料参与反应发生氧化反应，燃料电池的负极材料不参与反应，可燃物如氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等在负极区发生氧化反应。（4）根据溶液中离子参加反应情况判断溶液酸碱性的变化。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $