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.(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
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____________________________________。
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.B
2.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++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