第六章 实验活动6：化学能转化为电能课件

高一—人教版—化学—必修第二册—第六单元第六章

化学反应与能量实验活动6化学能转化成电能学习目标1.通过实验感受化学能转化成电能的过程。2.认识形成原电池的条件。3.总结原电池构成要素，促进深度思维发展养成良好实验素养。自发进行的氧化还原反应电极材料（金属、石墨棒）形成闭合回路（导线、电解质溶液等）原电池的构成要素：前境知识回顾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。3.培养科学探究过程中“控制变量”的思想方法。4.了解手持技术数字化实验在探究实验中的应用。实验目的实验用品1.稀硫酸、烧杯、导线、电流表。2.锌片、铜片、石墨棒。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。预测电流表指针是否发生偏转。电极材料预测电流表指针是否发生偏转锌片、铜片锌片、石墨棒实验步骤电极材料电流表指针是否发生偏转实验现象及结论锌片、铜片否实验步骤电极材料电流表指针是否发生偏转实验现象及结论锌片、石墨棒否实验步骤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，不能发生原电池反应锌片、石墨棒否结合理论知识，原电池的构成要素，电流表指针不偏转的原因是？小结：有闭合回路，电极材料（金属、石墨棒）；

没有电解质溶液。(2)将锌片插入稀硫酸的烧杯中，预测实验现象。实验装置实验现象

(2)将锌片插入稀硫酸的烧杯中，再插入铜片，预测实验现象。实验装置实验现象

(2)取出铜片，插入石墨棒，继续预测实验现象。实验装置实验现象

(2)按如图所示的装置实验，观察实验现象并解释原因。实验装置实验现象解释

锌的还原性比H2强，溶液中的H+直接得到Zn失去的电子生成H2。锌片溶解，表面产生无色气泡。(2)按如图所示的装置实验，观察实验现象并解释原因。实验装置实验现象解释

铜的还原性比H2弱，不能置换出H2，H＋在锌片表面被还原成H2。①锌片溶解，表面产生无色气泡；②铜片表面无明显现象(2)按如图所示的装置实验，观察实验现象并解释原因。实验装置实验现象解释

石墨为惰性材料，不能置换出H2，H＋在锌片表面被还原成H2。①锌片溶解，表面产生无色气泡；②石墨棒表面无明显现象。(2)总结三个装置的实验现象，解释原因。实验装置1实验装置2实验装置3

小结：有电解质溶液，自发进行的氧化还原反应，

电极材料（金属、石墨棒）；没有闭合回路。2.原电池实验按如图所示进行实验装置连接，选择不同的电极材料，进行三组实验探究，预测实验现象。实验材料实验现象Zn、Cu、H2SO4Zn、石墨、H2SO4Cu、石墨、H2SO4(2)按如图所示的装置实验，观察实验现象并解释原因。实验装置实验现象解释

锌失去的电子通过导线转移至铜片表面产生电流，溶液中的H＋在铜片表面获得电子生成H2。①锌片溶解；②铜片表面产生无色气泡；③电流表指针偏转。Zn

Cu(2)按如图所示的装置实验，观察实验现象并解释原因。实验装置实验现象解释

锌失去的电子通过导线转移至石墨棒表面产生电流，溶液中的H＋在石墨棒表面获得电子生成H2。①锌片溶解；②石墨棒表面产生无色气泡；③电流表指针偏转。Zn

石墨(2)按如图所示的装置实验，观察实验现象并解释原因。实验装置实验现象解释

铜片的还原性比H2弱，不能发生自发氧化还原反应，没有电子转移，因而不能产生电流。①铜片不溶解；②电流表指针不偏转。Cu

石墨1.指出右图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。答案

Zn：负极，Zn－2e－===Zn2＋；Cu：正极，2H＋＋2e－===H2↑；电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。图片来源于网络问题讨论2.将原电池实验中锌－铜片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。答案能产生电流。负极：Fe－2e－===Fe2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑；电池总反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。3.同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中，对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。[提出问题]

影响自制电池效果的因素有哪些？[查阅资源]电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。[实验探究]

Ⅰ.按如图连接水果电池。序号电极电极间距水果种类电流表示数(μA)①Cu—Al2.0cm西红柿78.5②Cu—Fe2.0cm西红柿70.3③Al—Al2.0cm西红柿0④Cu—Al2.0cm柠檬45.7⑤Cu—Al1.0cm柠檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm柠檬104.5(1)实验①②③的目的是______________________________。对比实验①②③得出的结论是

_____

____________

____。探究电极材料对电池效果的影响

在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好序号电极电极间距水果种类电流表示数(μA)①Cu—Al2.0cm西红柿78.5②Cu—Fe2.0cm西红柿70.3③Al—Al2.0cm西红柿0④Cu—Al2.0cm柠檬45.7⑤Cu—Al1.0cm柠檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm柠檬104.5(2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论，需要对比实验____(填序号)。对比④⑤得出的结论是_______________________________________________

_________。①④在其他条件相同时，电极间距越小，电流越大，电池效果越好思考与交流影响原电池的电流大小的因素1.电极材料活泼性差异2.两电极之间的距离3.水果的种类

（电解质溶液的类型）4.电解质溶液的浓度5.电极材料与电解质溶液接触的表面积

。。。。。。实验目的：两电极之间距离对原电池电流大小的影响自变量：两电极之间距离

因变量：原电池电流大小实验观测量：电流的读数（最好动态的图像和曲线）实验固定量：两电极的材料；电解质溶液的类型；电解质溶液的浓度；电极材料与电解质溶液接触的表面积。

探究类实验设计思路每一次实验探究过程中，自变量只能是单一的。实验编号两电极间距离电极材料电解质溶液的类型电解质溶液的浓度电极与电解液接触面积电流大小①不同相同相同相同相同不同②不同相同相同相同相同不同③不同相同相同相同相同不同两电极之间距离对原电池电流大小的影响实验目的实验固定量自变量因变量两电极之间距离对原电池电流大小的影响实验目的

自变量两电极间距离因变量电流大小

如何实现动态连续曲线的绘制呢？我们可以采用手持技术数字化实验来实现这一目的。什么是手持技术数字化实验？随着科学技术的进步，中学化学实验也引进现代化的测试方法，例如：手持数字化技术，又称为掌上实验，是由计算机和微电子技术相结合的新型数字化实验手段，主要包括：数据采集器、传感器、计算机及配套软件三个部分组成。工作流程：实验用品：计算机、原电池实验器、连接线、USB数据线、数据采集器、锌电极、铜电极、多量程电流传感器探究1：两电极之间的距离对原电池电流大小的影响探究1：两电极之间的距离对原电池电流大小的影响探究2：电解质溶液的浓度对原电池电流大小的影响探究2：电解质溶液的浓度对原电池电流大小的影响探究3：电极反应的表面积对原电池电流大小的影响探究3：电极反应的表面积对原电池电流大小的影响常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，使用手持技术数字化实验，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________________________________________________________。＋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进一步反应解析正极上

得电子发生还原反应，故电极反应式为2H＋＋

＋e－===NO2↑＋H2O；由图2可知t1时刻电流方向改变，说明原电池的正、负极发生变化，Al因为在浓硝酸中发生钝化不再进一步反应，则t1时刻后Cu片与浓HNO3反应，Cu片作负极，Al片作正极。课堂小结自发进行的氧化还原反应电极材料（金属、石墨棒）形成闭合回路（导线、电解质溶液等）1.原电池的构成要素实验探究的方式感受：3.影响电流大小的因素

（手持技术数字化传感器）2.科学探究过程中要有“控制变量”的思想方法1.在如图所示的8个装置中,属于原电池的是(

)A.④⑦ B.③④⑤ C.②④⑧

D.①④⑥解析:①中只有一个电极,不能形成原电池;②、⑥中两电极未相连,没有形成闭合回路,不能形成原电池;③、⑧中电极相同,而且没有形成闭合回路,不能形成原电池;⑤中酒精不是电解质溶液,没有形成闭合回路,不能形成原电池。1.在如图所示的8个装置中,属于原电池的是()A2.下列叙述中正确的是()A.原电池的负极得到电子,发生还原反应B.原电池中较活泼的金属作正极C.原电池中的电极一定是两种不同的金属D.原电池中发生氧化反应的电极是负极D解析:原电池的负极失去电子,发生氧化反应,故A错误,D正确;在原电池中,一般是较活泼的金属作负极,故B错误;原电池的两个电极可以是两种不同的金属,也可以是金属和导电的非金属,故C错误。C选项正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2溶液BZnCuZnCl2溶液CCuZnCuSO4溶液DCuZnZnSO4溶液3.一个原电池的总反应的离子方程式是

Zn＋Cu2+===Zn2＋＋Cu,

利用该反应设计成的原电池的正确组成是（

）4.下列有关锌锰干电池的说法正确的是()A.锌外壳是负极，石墨棒是正极材料B.在外电路中电子从石墨棒流向锌外壳C.电流从锌外壳流到石墨棒上D.在电池内部阳离子从石墨棒向锌外壳移动A解析A项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨棒是正极，故正确；B项，在外电路中电子从锌外壳流向石墨棒，故错误；C项，电流的方向与电子的流向相反，应从石墨棒流向锌外壳，故错误；D项，电池内部，阳离子向正极(石墨棒)移动，故错误。5.如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是A.铁环作为柠檬电池