第六章　实验活动6　化学能转化成电能 学案（含答案）

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 没有________溶液，不能发生原电池反应
锌片、石墨棒
(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______，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____
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________
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______； 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________生成________
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______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
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。
　
　
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。
　
　
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？
　
　
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。
　
　
1．如图所示，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的X、Y两电极。下列说法错误的是(　　)
A．溶液中SO移向Y电极
B．若两电极分别为铁棒和碳棒，则X电极为铁棒
C．X电极上发生的是氧化反应，Y电极上发生的是还原反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X＞Y
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________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
实验活动6　化学能转化成电能
实验步骤
1．(1)否　否　电解质　(2)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
溶解　无色气泡　表面无明显现象　还原　H2
2．溶解　不　无色气泡　偏转　失去　铜片表面　H＋　电子
H2　溶解　无色气泡　偏转　失去　石墨棒表面　H＋　电子　H2　不溶解　不偏转　H2　不能　没有
问题讨论
1．(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．Zn：负极，Zn－2e－===Zn2＋；
Cu：正极，2H＋＋2e－===H2↑；
电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
3．不能。
4．能产生电流。
负极：Fe－2e－===Fe2＋；
正极：2H＋＋2e－===H2↑；
电池总反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
跟踪训练
1．A
2．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
Ⅱ.2H＋＋NO＋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.(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NO得电子发生还原反应，故电极反应式为2H＋＋NO＋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。