第六章 实验活动6化学能转化成电能 学案(含答案) 2023-2024学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册

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第六章 实验活动6化学能转化成电能 学案(含答案) 2023-2024学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册

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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
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 ________ ____________ ____________ ____________ ____________
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,石墨棒上无气泡 ____________________ ____________________ ____________________
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 ______________ ______________
② 锌片、 石墨棒 锌片上无气泡,石墨棒上__________,电流表指针________ ______________ ______________
③ 铜片、 石墨棒 无明显现象 ______________ ______________
问题和讨论
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。
2.能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片?为什么?
3.若将稀硫酸换为硫酸铜溶液,①~③能否构成原电池?
练习与应用
1.现有如下两个反应:
A.NaOH+HCl===NaCl+H2O
B.Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+
(1)根据两反应本质,判断能否设计成原电池____________________。
(2)如果不能,说明其原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果可以,则写出正负极材料、其电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)。
负极:________________,________________,________________;
正极:________________,________________,________________。
2.为了探究影响铝在原电池中作正极或负极的因素,设计如下实验。
电解质 溶液 左侧电 极材料 实验现象 解释
稀硫酸 镁片 镁片上无气泡,铝片上有气泡,电流表指针偏转 ________________ ________________
稀硫酸 铜片 铝片上无气泡,铜片上有气泡,电流表指针偏转 ________________ ________________
氢氧化 钠溶液 镁片 铝片上无气泡,镁片上有气泡,电流表指针偏转 ________________ ________________ ________________
实验 结论 铝在原电池中作正极或负极的影响因素有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
3.研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电,
总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑。
(1)该电池的负极是________,负极反应是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)正极现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)放电时OH-向____________移动(填“正极”或“负极”)。
实验活动6 化学能转化成电能
实验过程和结论
1.(1)不偏转 没有电解质溶液,不发生氧化还原反应
(2)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 锌与稀硫酸反应生成氢气,石墨棒与稀硫酸不反应
2.①构成原电池,将化学能转化为电能 ②有气泡 偏转 构成原电池,将化学能转化为电能 ③无氧化还原反应发生,不能构成原电池
问题和讨论
1.提示:构成原电池的条件有①两种活泼性不同的金属;②电解质溶液;③形成闭合回路;④有—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.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。
3.提示:由于锌能与硫酸铜发生氧化还原反应,故①②仍然构成原电池,③不能。
练习与应用
1.解析:(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池,B是氧化还原反应且能自发进行。(3)根据电池反应式Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+可知,Cu失电子作负极,负极材料是Cu,正极材料应是比铜不活泼的金属或能导电的非金属;Ag+得电子,所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液。
答案:(1)A反应不能,B反应可以
(2)A反应不是氧化还原反应,没有电子转移
(3)Cu Cu-2e-===Cu2+ 氧化反应 碳棒、银、铂、金(任选其一) Ag++e-===Ag 还原反应
2.答案:镁比铝活泼,铝作正极 铝比铜活泼,铝作负极 铝能与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应,而镁不能 另一电极的活泼性、电解质溶液
3.解析:金属锂比铁活泼,作原电池的负极,电极反应式为Li-e-===Li+,LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+,由于氧化性H+>Li+,所以正极反应是2H++2e-===H2↑,正极产生无色气体;在原电池的放电过程中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,所以OH-向负极移动。
答案:(1)锂 Li-e-===Li+
(2)有无色气体产生
(3)负极

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