人教版 (2019)第六章 化学反应与能量实验活动6 化学能转化成电能优秀学案

这是一份人教版 (2019)第六章 化学反应与能量实验活动6 化学能转化成电能优秀学案，共5页。学案主要包含了实验目的，实验用品，实验步骤，问题和讨论，拓展训练等内容，欢迎下载使用。
【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。
(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。
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。
【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。
答案：原电池的工作原理：原电池在工作时，负极上失电子发生氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，电解质溶液中具有氧化性的物质得到电子发生还原反应，氧化反应和还原反应不断发生，负极失去的电子通过导线不断地流向正极，电解质溶液中的阳离子不断地从负极移向正极，这样就形成了闭合回路，实现化学能向电能的转化。
原电池的构成要素：①电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成；②电解质溶液：做反应介质，参与氧化还原反应，在溶液中构成闭合回路，起导电的作用；③两电极之间有导线连接或直接接触，形成闭合回路；④发生的反应是自发地氧化还原反应。
组装原电池的操作注意事项：①选择合适的电极材料；②能发生自发的氧化还原反应；③整个装置能形成闭合回路。
2．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？
答案：可以用铁片代替锌片；因为铁比铜活泼，且能够与稀硫酸发生自发的氧化还原反应。
【拓展训练】
1．某兴趣小组学生设计水果电池：把锌片和铜片用导线连接好，然后将锌片和铜片平行插入新鲜的西红柿中，再在导线中接一个灵敏电流表，指针发生偏转，将西红柿换成橘子后重新做实验，发现电流表指针没有发生偏转。下列针对该组实验的说法正确的是( )
A．通过对比实验说明西红柿汁是电解质溶液而橘子汁是非电解质溶液
B．通过对比实验得出西红柿汁：pH＜7，橘子汁：pH＞7
C．用橘子探究原电池工作原理的实验不可能获得成功
D．通过对比实验说明构成原电池条件之一是两极要和电解质溶液接触并形成闭合回路
解析：选D。将西红柿换成橘子后重新做实验，电流表指针没有发生偏转，说明没有形成原电池，其原因是多方面的，因此不能说明西红柿汁是电解质溶液而橘子汁是非电解质溶液，A项错误；通过对比实验不能得出西红柿汁：pH＜7，橘子汁：pH＞7，B项错误；用橘子也可以探究原电池工作原理，C项错误；通过以上分析和实验现象说明构成原电池条件之一是两极要和电解质溶液接触并形成闭合回路，D项正确。
2．小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是( )
A．若将图1装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到气泡产生
B．图2装置中SOeq \\al(2－,4)向Cu片移动
C．若将图2中的Zn片换为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D．图2与图3中正极生成物的质量比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等
解析：选B。Zn、Cu直接接触能构成闭合回路而形成原电池，Cu做正极，H＋得电子生成H2，故Cu片上可看到有气泡产生，A项正确；原电池中，阴离子向负极迁移，则SOeq \\al(2－,4)应该向负极Zn片移动，B项错误；由于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片换为Mg片后，生成H2的速率加快，C项正确；假设图2中正极产生2 g H2，则转移2 ml电子，负极消耗65 g Zn，而图3中正极析出64 g Cu时，也转移2 ml电子，负极消耗65 g Zn，故Zn片减轻的质量相等，D项正确。
3．如图为一种特殊的热激活电池示意图，当无水LiCl­KCl混合物受热熔融后即可工作。该电池总反应为PbSO4(s)＋2LiCl＋Ca(s)===CaCl2(s)＋Li2SO4＋Pb(s)。下列说法不正确的是( )
A．PbSO4电极发生还原反应
B．负极的电极反应：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
C．放电时Li＋、K＋向正极移动
D．用LiCl和KCl水溶液代替无水LiCl­KCl，可将该电池改为常温使用的电池
解析：选D。PbSO4中的Pb得电子发生还原反应，故A对；负极活泼金属Ca失电子，其电极反应为Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2，故B对；放电过程为原电池，阳离子向正极移动，故C对；若用LiCl和KCl水溶液代替无水LiCl­KCl，Ca是活泼金属，会与水反应，故D错。
4．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下表。
试根据表中的实验现象回答下列问题：
(1)实验1、2中Al所做的电极(正极或负极)是否相同？________(填“是”或“否”)。
(2)由实验3完成下列填空：
①铝做________极，电极反应式：__________________________________；
②石墨做________极，电极反应式：________________________________；
③电池总反应式：________________________________________________。
(3)实验4中铝做负极还是正极？________。理由是____________________。
写出铝电极的电极反应式：________________________________________。
(4)解释实验5中电流表指针偏向铝的原因：__________________________。
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中做正极或负极的因素：________。
解析：(1)在稀盐酸中，活动性：Mg>Al>Cu。由实验1和2可知，原电池中电流表指针是偏向正极，故Al所做的电极不相同。(2)实验3中电流表指针偏向石墨，故Al做负极，负极上Al失去电子被氧化为Al3＋，石墨做正极，正极上盐酸中H＋得到电子被还原为H2。(3)在NaOH溶液中，Al与NaOH反应，Mg与NaOH不反应，则Al做负极，Mg做正极。(4)Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中，Zn做负极，Al做正极，所以在实验5中电流表指针偏向铝。
答案：(1)否
(2)①负 2Al－6e－===2Al3＋ ②正 6H＋＋6e－===3H2↑ ③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
(3)负极 Al能与NaOH溶液反应而Mg不能反应
Al－3e－＋4OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
(4)Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中，活动性：Zn>Al，Al做原电池的正极
(5)另一个电极材料的活动性、电解质溶液电极材料
电流表指针是否发生偏转
解释
锌片、铜片
否
没有电解质溶液，无法构成原电池
锌片、石墨棒
否
电极材料
实验现象
解释
锌片
锌片上有气泡生成
锌片与稀硫酸反应生成氢气
锌片、铜片
锌片上有气泡生成，铜片上无现象
锌片与稀硫酸反应生成氢气，铜片与稀硫酸不反应
锌片、石墨棒
锌片上有气泡生成，石墨棒上无现象
锌片与稀硫酸反应生成氢气，石墨棒与稀硫酸不反应
电极材料
实验现象
解释
锌片、铜片
电流表指针发生偏转
锌片做负极，失电子，电子经导线流向铜片，产生电流
锌片、石墨棒
电流表指针发生偏转
锌片做负极，失电子，电子经导线流向石墨棒，产生电流
铜片、石墨棒
电流表指针未发生偏转
铜片与稀硫酸不反应，无自发进行的氧化还原反应发生，不能产生电流
编号
电极材料
电解质溶液
电流表指针偏转方向
1
Al、Mg
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
Al、Mg
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al