資源簡介

(共24張PPT)
化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能
實(shí)驗(yàn)活動6　
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1.理解氧化還原反應(yīng)在化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能過程中的作用,體會化學(xué)的價值。
2.認(rèn)識原電池的構(gòu)成要素及其作用。
二、實(shí)驗(yàn)用品
1.試劑:鋅片、銅片、石墨棒、稀硫酸。
2.儀器:導(dǎo)線、燒杯、電流表。
三、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計
1.將電極材料用導(dǎo)線直接與電流表連接,觀察是否有電流產(chǎn)生。
2.將電極材料插入電解質(zhì)溶液中,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
3.將不同電極材料制成不同的原電池裝置,根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象確定正、負(fù)極。
四、實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施
1.電極材料的實(shí)驗(yàn)
(1)按圖用導(dǎo)線將電流表分別與鋅片、銅片相連接,使鋅片與銅片接觸,觀察電流表指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn);用石墨棒代替銅片進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
電極材料 電流表指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
鋅片、銅片 否 沒有電解質(zhì)溶液,不能發(fā)生原電池反應(yīng)
鋅片、石墨棒 否 (2)按如圖所示的裝置做實(shí)驗(yàn),記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并解釋原因。
實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
鋅片溶解,表面產(chǎn)生無色氣泡 鋅的還原性比H2的強(qiáng),溶液中的H+直接得到Zn失去的電子生成H2
①鋅片溶解,表面產(chǎn)生無色氣泡; ②銅片表面無明顯變化 銅的還原性比H2的弱,不能置換出H2,電子不能在溶液中移動,鋅的電子不能轉(zhuǎn)移到銅片,H+只能在鋅片表面被還原成H2
①鋅片溶解,表面產(chǎn)生無色氣泡; ②石墨棒表面無明顯變化 石墨為惰性材料,不能置換出H2,電子不能通過溶液轉(zhuǎn)移到石墨棒,H+只能在鋅片表面被還原成H2
2.原電池實(shí)驗(yàn)
按如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),選擇不同的電極材料,以及稀硫酸、導(dǎo)線和電流表,組裝原電池,試驗(yàn)其能否產(chǎn)生電流,記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并解釋原因。
實(shí)驗(yàn)材料 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
Zn、Cu、 稀硫酸 ①鋅片溶解; ②銅片不溶解,表面產(chǎn)生無色氣泡; ③電流表指針偏轉(zhuǎn) 鋅失去的電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移至銅片表面,產(chǎn)生電流,溶液中的H+在銅片表面獲得Zn失去的電子生成H2
Zn、石墨、 稀硫酸 ①鋅片溶解; ②石墨棒表面產(chǎn)生無色氣泡; ③電流表指針偏轉(zhuǎn) 鋅失去的電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移至石墨棒表面產(chǎn)生電流,溶液中的H+在石墨棒表面獲得Zn失去的電子生成H2
Cu、石墨、 稀硫酸 銅片不溶解,電流表指針不偏轉(zhuǎn) 銅的還原性比H2的弱,不能發(fā)生氧化還原反應(yīng),沒有電子轉(zhuǎn)移,因而不能產(chǎn)生電流
五、問題和討論
1.結(jié)合實(shí)驗(yàn),分析組裝原電池的操作注意事項(xiàng)。
提示:電極材料活動性不同,且能與電解質(zhì)溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng);電極用導(dǎo)線連接或直接接觸。
2.根據(jù)以上實(shí)驗(yàn),說明原電池的工作原理。
提示:原電池工作時在負(fù)極和正極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),電子從負(fù)極通過導(dǎo)線流向正極,溶液中的陽離子(H+)從負(fù)極移向正極,陰離子從正極移向負(fù)極,構(gòu)成閉合回路產(chǎn)生電流,使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
3.結(jié)合實(shí)驗(yàn),分析原電池的構(gòu)成條件或要素。
提示:①原電池反應(yīng)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng);②有兩個活動性不同的電極;③將兩個電極插入電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))中;④形成閉合回路。
4.能否用鐵片作為電極代替銅鋅原電池中的鋅片 為什么
提示:能。鐵的金屬性強(qiáng)于銅的,作原電池的負(fù)極,溶液中存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng),能構(gòu)成原電池。
『鏈接高考』
(2023·浙江1月選考)關(guān)于反應(yīng)2NH2OH+4Fe3+ N2O↑+4Fe2++
4H++H2O,下列說法正確的是(　 　)
A.生成1 mol N2O,轉(zhuǎn)移4 mol電子
B.H2O是還原產(chǎn)物
C.NH2OH既是氧化劑又是還原劑
D.若設(shè)計成原電池,Fe2+為負(fù)極產(chǎn)物
A
解析:
由上述分析可知,生成1 mol N2O,轉(zhuǎn)移4 mol電子,A正確;反應(yīng)中H2O既不是氧化產(chǎn)物也不是還原產(chǎn)物,B錯誤;NH2OH中N元素的價態(tài)升高,H、O元素的價態(tài)不變,故NH2OH只作還原劑,C錯誤;Fe3+→Fe2+得到電子,在原電池中Fe2+為正極產(chǎn)物,D錯誤。
『實(shí)驗(yàn)專練』
1.在如圖所示的8個裝置中,屬于原電池的是(　 　)
A.④⑦ B.③④⑤
C.②④⑧ D.①⑤⑥
A
解析:①中只有一個電極,不能形成原電池;②⑥中兩電極未相連,沒有形成閉合回路,不能形成原電池;③⑧中電極相同,而且沒有形成閉合回路,不能形成原電池;⑤中酒精不是電解質(zhì)溶液,沒有形成閉合回路,不能形成原電池。
2.下列說法正確的是(　 　)
A.構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是金屬
B.在原電池中,電子流出的一極是負(fù)極,該電極被還原
C.原電池的正極一定是化學(xué)性質(zhì)較不活潑的金屬
D.原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量部分轉(zhuǎn)化為電能
D
解析:原電池的正極和負(fù)極材料可以是兩種活潑性不同的金屬,也可以是能導(dǎo)電的非金屬和金屬,A錯誤;原電池中電子從負(fù)極流出,該電極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),B錯誤;原電池中一般相對活潑的金屬作負(fù)極,相對不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬等作正極,C錯誤;原電池中化學(xué)能除轉(zhuǎn)化為電能外,還有部分能量轉(zhuǎn)化為熱能或光能等,原電池的能量轉(zhuǎn)化率小于100%,D正確。
3.下列各組材料組成如圖裝置,能形成原電池且M作正極的是
(　 　)
C
選項(xiàng) M N P
A Zn Cu 稀硫酸
B Ag Zn 蔗糖溶液
C Ag Fe FeCl3溶液
D Al Mg NaOH溶液
解析:Zn、Cu和稀硫酸構(gòu)成的原電池中Zn是負(fù)極,Cu是正極,即M作負(fù)極,A錯誤;蔗糖不是電解質(zhì),不能形成原電池,B錯誤;Ag、Fe和FeCl3溶液形成的原電池中Fe是負(fù)極,Ag是正極,即M作正極,C正確;
Al和NaOH溶液反應(yīng),Mg、Al和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中Mg是正極,
Al是負(fù)極,即M作負(fù)極,D錯誤。
4.一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+ Zn2++Cu,利用該反應(yīng)設(shè)計成的原電池的正確組成是(　 　)
C
選項(xiàng) 正極 負(fù)極 電解質(zhì)溶液
A Zn Cu CuCl2溶液
B Zn Cu ZnCl2溶液
C Cu Zn CuSO4溶液
D Cu Zn ZnSO4溶液
5.某反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物有FeCl3、FeCl2、Cu、CuCl2,小林將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池。
(1)該電池的負(fù)極材料為　　　,負(fù)極反應(yīng)式為　 。
Cu
(2)正極材料為　　
　 ,該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為　 。
Pt(或活潑性比銅弱的金屬或石墨等導(dǎo)電的非金屬
材料)
(3)一段時間后負(fù)極質(zhì)量減輕m g,下列說法正確的是　　　　(填字母)。
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