新教材必修二丨高中新教材学案导学设计：实验活动6 学案设计

实验活动6化学能转化成电能学习目标1.获得化学能转化成电能的化学实验的基础知识和基本技能,学习实验研究的方法,能设计并完成化学能转化成电能的化学实验。2.形成原电池的概念,探究构成原电池的条件。重、难点重点:原电池的概念与构成的条件。难点:用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。课堂探究主题学习探究过程提升素养自主学习【回顾】1.氧化还原反应中概念间的关系。2.人们常常利用化学反应将化学能转化为、等其他形式的能量,用于生产、生活和科研。

3.原电池:利用反应将直接转化成的装置。

回顾氧化还原反应的相关知识,为实验探究做好铺垫。情境引入【思考】日常生活离不开电,那么同学们你们能想象一下没有电后的生活吗?【回顾】上节课我们学过化学能可以转化为电能,目前我国用的最多的是火力发电。大家思考一下,火力发电都有哪些弊端?1.通过发现生活中需要用电的物品,使学生感受电能对人类生活的重要性。2.火力发电用到的原料,原料来源,能源利用率,环保等,形成分析这类问题的思维模型。一、探究原电池的构成条件【回顾】1.电流的实质是什么?2.哪一类反应最有可能实现将化学能转化为电能的设想?【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。电极材料电流表指针是否发生偏转解释锌片、铜片锌片、石墨棒【思考1】锌片、铜片用导线相连接,为何电流表指针依然不偏转?【实验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。电极材料实验现象解释锌片锌片、铜片锌片、石墨棒【思考2】锌和稀硫酸的反应是氧化还原反应,但是为何无电流产生?1.观察宏观外在现象。2.思考微观本质原因。3.总结形成原电池的条件:

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续表主题学习探究过程动提升素养二、组装原电池【实验】根据上面总结的原电池构成条件,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。电极材料实验现象解释锌片、铜片锌片、石墨棒铜片、石墨棒【归纳】微观粒子移动方向:外电路:。

内电路:。

【思考1】原电池正、负极的判断方法有哪些?【思考2】回头看刚才做过的实验大家还有哪些问题或者现象想跟同学们分享一下的?通过选择不同的电极,看能否形成原电池,加深对原电池构成条件的理解。三、进一步探索原电池电流大小的影响因素【思考1】(1)能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片?为什么?(2)换成铁片后,电流大小发生变化吗?如何变化?(3)如果实验验证大家刚才的猜测,要注意哪些问题?【思考2】大家观察一下展台上自己刚才组装原电池的材料,回想自己做实验的过程,还有哪些因素可能影响电流大小?【思考3】其他条件相同时,电极活性差异大,电流相对较大,那么其他因素是如何影响的?能否预测下。总结原电池电流大小的影响因素。四、原电池知识的应用1.(1)下列装置能发生原电池反应使电流表指针偏转的是(填序号),并说明理由:

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(2)根据题目1中选出的原电池解答下列问题:①负极是,发生(填“氧化”或“还原”)反应。该极的现象:。电极反应式:。

②正极是,电极反应式:。

③溶液中的Fe3+移向极。

④电池总反应式:。

2.在伦敦上流社会,有一位贵族夫人格林太太,幼年时因蛀牙补过一颗不锈钢的假牙。不料后来,她又因为车祸掉了一颗牙,为了显示她的富有,她装了一颗黄金假牙。自此以后,她就经常出现头痛、失眠、心情烦躁等症状。更奇怪的是,众多的医学专家为她检查后,都找不到病因。格林太太的病因到底是什么呢?你能用今天所学的知识帮她解决吗?知识巩固落实。学以致用。小结【回顾】1.原电池的原理2.原电池的构成条件3.影响原电池电流大小的因素核心素养专练1.某原电池的总反应离子方程式为Zn+Cu2+Zn2++Cu,则该原电池的正确组成可以是下列的()2.某原电池反应的离子方程式为Zn+2H+Zn2++H2↑,关于此原电池的下列说法正确的是()A.HNO3可作电解质溶液B.在电解质溶液中电子从正极流向负极C.锌极质量不变D.该原电池的正极材料可以为铁3.下列叙述正确的是()①原电池是把化学能转化为电能的一种装置②原电池的正极上发生氧化反应,负极上发生还原反应③不能自发进行的氧化还原反应,通过原电池的装置均可实现④石墨棒不能用来作原电池的正极⑤反应Cu+2Ag+2Ag+Cu2+,能以原电池的形式来实现A.①⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②⑤4.下列关于原电池的叙述,正确的是()A.原电池的负极上发生还原反应B.原电池工作时,电子总是由负极经导线流入正极C.原电池中,正、负极的电极材料一定都是金属单质D.酸碱中和反应也可以设计成原电池5.有关原电池的下列说法,正确的是()A.2H2O2H2↑+O2↑可设计成原电池B.Al、Mg作原电池电极时,Al一定作正极C.原电池工作时,阳离子向正极方向移动D.原电池中氧化物不能作电极6.某电池总反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,下列与此电池总反应不符的原电池是()A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B.石墨、铁片、Fe(NOC.铁片、锌片、Fe2(SOD.银片、铁片、Fe(NO7.下列关于原电池的叙述错误的是()A.干电池、铅酸蓄电池和燃料电池都是化学电池B.在原电池中,电子流入的一极是正极,发生还原反应C.原电池放电时,外电路电流的方向是从正极到负极D.构成原电池的正极和负极必须是两种不同材料的金属8.原电池电极的“正”与“负”不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法正确的是()A.由Fe、Cu和FeCl3溶液组成的原电池中,负极反应式为Cu-2e-Cu2+B.由Al、Cu和稀硫酸组成的原电池中,负极反应式为Cu-2e-Cu2+C.由Al、Cu和NaOH溶液组成的原电池中,负极反应式为Al+4OH--3e-AlO2-+2H2D.由Al、Cu和浓硝酸组成的原电池中,负极反应式为Al-3e-9.有关原电池的下列说法,正确的是()A.原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能B.实验室欲快速制取氢气,可利用粗锌与稀硫酸反应C.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原D.构成原电池正极和负极的材料必须是金属,原电池中正极一定是不活泼金属10.将铜片、银片用导线相连插入AgNO3溶液中构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()①在外电路中,电流由铜电极流向银电极②正极反应为Ag++e-Ag③溶液中Ag+向负极定向移动④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.①② B.②③ C.②④ D.③④11.将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成了原电池,则在这两个原电池中,正极分别为()A.铜片、铝片 B.铝片、铜片C.铝片、铝片 D.铜片、铜片12.如图所示的烧杯中盛放的都是稀硫酸。(1)其中能形成原电池的是(填字母)。

(2)该原电池的正极是,正极反应式:;负极是,负极反应式:。

13.利用化学反应将存储在物质内部的化学能转化为电能,科学家设计出了原电池,从而为人类生产、生活提供能量。回答下列问题:(1)你认为(填“是”或“不是”)所有氧化还原反应都可以设计成原电池。

(2)某同学依据反应:2Ag++CuCu2++2Ag设计的原电池如图所示。①负极的材料是,发生的电极反应为。

②当反应进行到一段时间后取出电极材料,测得某一电极增重了10.8g,则该原电池反应共转移电子的物质的量是mol。

14.现有如下两个反应:a.3Cu+8H++2NO3-3Cu2++4H2O+2NO↑b.Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。(1)反应(填字母)不能设计成原电池,原因是。

(2)根据上述能设计成原电池的反应,画出简单的原电池实验装置图,并注明电极材料和电解质溶液。写出正极的电极反应式。参考答案课堂探究【自主学习】2.热能电能3.氧化还原化学能电能【情境引入】【思考】不能看电视、不能听音乐,不能上网,不能用冰箱、洗衣机,不能用空调、电扇,电灯,出门电梯停运,商场超市甚至无法收银……(合理即可)【回顾】(1)火力发电经历环节多,每个环节能量都不能实现100%的转化,因此必然造成大量的能量损耗。(2)煤的燃烧会产生污染,不环保。(3)煤是化石燃料,是不可再生能源,火力发电消耗煤,导致能源枯竭。一、探究原电池的构成条件【回顾】1.电池的实质是带电粒子的定向移动。2.我们学过的反应中,氧化还原反应最有可能实现将化学能转化为电能。【实验1】否否没有电解质溶液,不能发生原电池反应【思考1】无电解质溶液,无氧化还原反应,无法构成闭合回路,所以无电流产生。【实验2】电极材料实验现象解释锌片锌片溶解,表面产生无色气泡锌的还原性比H2的强,溶液中的H+直接得到Zn失去的电子生成H2锌片、铜片①锌片溶解,表面产生无色气泡;②铜片表面无明显变化铜的还原性比H2的弱,不能置换H2,电子不能在溶液中移动,锌的电子不能转移到铜片,H+只能在锌片表面被还原成H2锌片、石墨棒①锌片溶解,表面产生无色气泡;②石墨棒表面无明显变化石墨为惰性材料,不能置换H2,电子不能通过溶液转移到石墨棒,H+只能在锌片表面被还原成H2【思考2】该反应的氧化反应和还原反应在同一位置进行,表现为放热,化学能转化为热能,无电流产生。【提升素养】(1)活泼性不同的两个电极。(2)电解质溶液。(3)自发的氧化还原反应。(4)形成闭合回路。二、组装原电池【实验】电极材料实验现象解释锌片、铜片①锌片溶解;②铜片不溶解,表面产生无色气泡③电流表指针偏转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Zn失去的电子生成H2锌片、石墨棒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Zn失去的电子生成H2铜片、石墨棒铜片不溶解,电流表指针不偏转铜的还原性比H2弱,不能发生氧化还原反应,没有电子转移,因而不能产生电流【归纳】电子从负极移向正极阳离子移向正极阴离子移向负极【思考1】①根据电极材料,通常较活泼的为负极。②根据反应类型,发生氧化反应的为负极。③根据反应现象,质量减轻的为负极。④根据电子或离子的移动方向,电子流出或阴离子移向的为负极。【思考2】①锌片最好不要一直插在硫酸中,避免过度消耗,而且发现锌片产生的气体有气味。②更换实验组之前要冲洗电极,避免误差。③注意电流表的量程和正确的连接方式,以免烧坏。三、进一步探索原电池电流大小的影响因素【思考1】(1)能。铁能与稀硫酸反应置换出H2,失电子,作负极。(2)金属活动性顺序中,铁、铜较锌、铜的差距更小,电势差更小,电流应该变小。(3)①电流表量程要合适。②要注意控制变量。【思考2】①电极活性的差异。②电极间距离的远近。③电极材料表面积大小。④电极材料进入电解质溶液的深浅。⑤电解质溶液类型的不同。……【思考3】①电极间距离越近,电流应该是越大。②电极材料表面积大,电流可能越大。③电极材料进入电解质溶液越深,电流可能会大。……四、原电池知识的应用1.(1)⑤①没有构成闭合回路;②没有自发进行的氧化还原反应;③酒精是非电解质,不反应;④两电极相同(2)①Cu氧化铜片逐渐溶解Cu-2e-Cu2+②石墨Fe3++e-Fe2+(或2Fe3++2e-2Fe2+)③正④Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+2.不锈钢假牙和黄金假牙在口腔中形成了原电池。核心素养专练1.C2.D3.A解析:①原电池装置是将化学能转化成电能的装置,故①正确;②根据原电池的工作原理,负极上失去电子,元素的化合价升高,发生氧化反应,正极上得电子,元素的化合价降低,发生还原反应,故②错误;③原电池构成条件之一是自发的氧化还原反应,故③错误;④石墨棒能导电,可以作正极,故④错误;⑤铜比银活泼,故铜可以在银盐的溶液中置换出银,用铜作负极,石墨或银等作正极,电解质溶液为硝酸银溶液,可以组成原电池,故⑤正确。4.B解析:原电池工作时,负极上失电子,发生氧化反应,A不正确;原电池工作时,电子总是由负极出发,沿着导线流向正极,B正确;原电池中,通常负极材料为金属单质,但正极的电极材料不一定是金属单质,如石墨等,C不正确;酸碱中和反应属于非氧化还原反应,不能设计成原电池,D不正确。5.C6.C解析:由总反应可知,负极应为铁,被氧化,电解质溶液应为含有Fe3+的溶液,A、B、D项中铁都为负极,但C项,铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池中,锌片为负极,铁片为正极,原电池反应为Zn+2Fe3+2Fe2++Z7.D8.C解析:由Fe、Cu和FeCl3溶液组成的原电池中,铁作负极,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,