化学专题2：第三单元《化学能转化为电能》第1课时（苏教版必修2）

欢迎进入化学课堂 第1课时化学能转化为电能 第1课时 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 探究整合应用 课前自主学案 一 原电池的定义把 能转化为 能的装置叫做原电池 二 原电池的构成条件 1 电极材料 两种金属活动性不同的金属或金属和其他导电的材料 非金属或某些氧化物等 2 两电极必须浸在 中 两电极之间要用导线连接 形成 3 反应自发进行 化学 电 电解质溶液 闭合回路 氧化还原 思考感悟 下列装置能否形成原电池 其理由是什么 提示 都不能 第一个没有形成闭合回路 第二个两个电极相同 第三个没有电解质溶液 乙醇是非电解质 三 原电池的工作原理外电路中 较活泼金属材料作 电子 电子经外电路流向较不活泼金属或导体 正极 而使外电路中产生电流 内电路中 电解质溶液内 阳离子向 移动 阴离子向 移动 使电流通过电解质溶液 四 电极反应以铜 锌 稀硫酸 原电池为例 如图所示负极 锌 反应式 发生 反应 现象 负极 失去 正极 负极 氧化 Zn 2e Zn2 锌不断溶解 正极 铜 反应式 2H 2e H2 发生 反应 现象 总反应式 还原 有气泡逸出 铜不变 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 1 关于原电池的叙述中正确的是 A 构成原电池的必须是两种不同的金属B 原电池是将化学能转变为电能的装置C 原电池工作时总是负极溶解 正极上有物质生成D 原电池的正极是还原剂 总是溶液中的阳离子在此被还原答案 B 2 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间 以下叙述正确的是 A 两烧杯中铜片表面均无气泡产生B 甲中铜片是正极 乙中铜片是负极C 两烧杯中溶液的pH均增大D 产生气泡速率甲比乙慢 答案 C 3 对铜 锌 稀硫酸组成的原电池装置中 当导线中有1mol电子通过时 理论上的两极变化是 锌片溶解了32 5g 锌片增重32 5g 铜片上析出1gH2 铜片上析出1molH2A 和 B 和 C 和 D 和 答案 A 课堂互动讲练 2011年金华高一检测 某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后 在读书卡片上记下了如下6条记录 其中正确的是 A B C D 解析 本题考查了原电池的组成及反应原理 在铜锌原电池中 锌为负极 失去电子 发生氧化反应 电极反应为Zn 2e Zn2 Cu为正极 得到电子 发生还原反应 电极反应为2H 2e H2 所以H 向正极移动 电子由锌流出 经过导线流向铜 每流过1mol电子 生成0 5molH2 正确选项为 答案 B 变式训练1关于如图所示装置的叙述 正确的是 A 铜是负极 铜片上有气泡产生B 铜片质量逐渐减少C 电流从锌片经导线流向铜片D 氢离子在铜片表面被还原解析 选D 以稀硫酸作为电解质溶液的Cu Zn原电池中 Zn作为负极 发生的反应为 Zn 2e Zn2 现象为锌片质量减少 铜作为正极 发生的反应为 2H 2e H2 现象为铜片上有气泡产生 电子从锌片流出经导线流入铜片 电流从铜片流入锌片 1 加快氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀H2SO4 或稀盐酸 反应制H2 常用粗锌 它产生H2的速率快 原因是粗锌中的杂质和锌 稀H2SO4形成原电池 加快了锌的腐蚀 使产生H2的速率加快 2 比较金属的活泼性强弱原电池中 一般活泼性强的金属为负极 活泼性相对较弱的金属为正极 例如 有两种金属A和B 用导线连接后插入到稀硫酸中 观察到A极溶解 B极上有气泡产生 由原电池原理可知 金属活泼性A B 2011年宁波高一检测 把a b c d四块金属板浸入稀硫酸中 用导线两两相连 可以形成原电池 若a b相连时 a为负极 c d相连时 c溶解 a c相连时 c极上产生大量气泡 b d相连时 b极上有大量气泡 四块金属的活动性顺序是 A a c d bB c a b dC a c b dD c a d b 解析 该题考查根据原电池原理比较金属的活动性强弱 较活泼的金属为负极 被氧化溶解 相对不活泼的金属为正极 冒气泡或析出金属 所以 四块金属的活动顺序是a c d b 答案 A 规律方法 金属活泼性的判断依据 1 单质与水或酸反应难易 反应越剧烈 该金属越活泼 2 最高价氧化物的水化物的碱性强弱 碱性越强 金属越活泼 3 金属间的置换反应 若A能从B的盐溶液中置换出B 则A的活泼性比B的强 4 简单阳离子氧化性强弱 氧化性越强 该金属的活泼性越弱 5 两金属构成原电池时 作负极 或电子流出 电流流入或发生氧化反应等 的金属比作正极 或电子流入 电流流出或发生还原反应等 的金属活泼性强 变式训练2 解析 选D 在氢氧化钠溶液中能反应生成气体的金属 其活泼性不一定强 如Mg和Al 从理论上说 任何一个能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池 例如 利用Cu 2FeCl3 2FeCl2 CuCl2的氧化还原反应可设计成如图所示的原电池 该原电池的电极反应式为 负极 Cu Cu 2e Cu2 氧化反应 正极 C 2Fe3 2e 2Fe2 还原反应 现有如下两个反应 A NaOH HCl NaCl H2O B Zn H2SO4 ZnSO4 H2 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 负极材料及其电极反应式 电解质溶液名称 负极 正极 电解质溶液 解析 解答本题应先根据原电池的实质 发生氧化还原反应 判断出能否设计成原电池 再根据判断原电池的正负极的方法进行分析求解 由于原电池的实质是发生氧化还原反应 所以 只有发生氧化还原反应才能设计成原电池 对于 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 Zn失去电子作原电池的负极 H 得到电子在正极上发生还原反应 正极为活泼性比Zn弱的导电固体材料 如Cu Ag 石墨等 答案 1 A 不能 B 能 2 A 的反应为非氧化还原反应 没有电子转移 3 锌Zn 2e Zn2 铜 银 石墨等 2H 2e H2 稀硫酸 变式训练3利用反应Zn 2FeCl3 ZnCl2 2FeCl2设计一个原电池 在图中方格内画出实验装置图 并指出正极为 电极反应式为 负极为 电极反应式为 解析 先将反应拆成得电子和失电子的两个电极反应 再结合原电池的电极反应特点进行分析 Zn 2FeCl3 ZnCl2 2FeCl2可拆为两个电极反应 失电子反应 Zn 2e Zn2 得电子反应 2Fe3 2e 2Fe2 根据原电池的电极反应特点知 该电池用Zn作负极 正极要保证Fe3 得到负极失去的电子 一般用不能还原Fe3 的材料 如碳棒 铂等 电解液须提供Fe3 可用FeCl3溶液 答案 Pt2Fe3 2e 2Fe2 ZnZn 2e Zn2 探究整合应用 探究铝电极在原电池中的作用在原电池中 电解质溶液的浓度 酸碱性等会影响电极反应 使发生的电极反应有区别 电极材料 负极 是否参加反应也与电解质溶液有关 在书写电极反应时应注意分析 某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用 设计并进行了以下一系列实验 实验结果记录如下 根据表中的实验现象回答下列问题 1 实验1 2中Al所作的电极 正极或负极 是否相同 填 是 或 否 2 对实验3完成下列填空 铝为 极 电极反应式 石墨为 极 电极反应式 电池总反应方程式 3 实验4中铝作负极还是正极 理由是 写出铝电极的电极反应式 4 解释实验5中电流计指针偏向铝的原因 5 根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素 解析 在这样的原电池中 相对较活泼的金属材料作负极 在稀盐酸中的活泼性Mg Al Al Cu 由实验1和2可知 在这里的原电池中电流计指针是偏向正极 在实验3中电流计指针偏向石墨 由上述规律可知 Al是负极 石墨是正极 化学反应是Al失去电子被氧化为Al3 盐酸中的H 得到电子被还原为H2 在NaOH溶液中活泼性Al Mg 则Al是负极 Mg是正极 Al在浓硝酸中被钝化 Zn在浓硝酸中被氧化 即在浓硝酸中活泼性Zn Al Zn是负极 Al是正极 所以在实验5中电流计指针偏向Al 答案 1 否 2 负2Al 6e 2Al3 正6H 6e 3H2 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 3 负极在NaOH溶液中 活泼性Al Mg2Al 6e 8OH 2AlO 4H2O 4 在浓硝酸中 活泼性Zn Al Zn是原电池的负极 5 另一个电极材料的活泼性 电解质溶液的氧化性 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全