考点12-原电池实验(要点总结)

2019-2020学年高一化学期末复习高频考点通关（人教版2019必修第二册）考点12原电池实验复习要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。核心梳理【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】电极材料的实验(1)按下图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、铜片否没有电解质溶液，不能发生原电池反应锌片、石墨棒否(2)按如图所示的装置实验，记录实验现象并解释原因。实验装置实验现象解释锌片溶解，表面产生无色气泡锌的还原性比H2强，溶液中的H＋直接得到Zn失去的电子生成H2①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H2①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(3)按如图所示的装置实验，记录实验现象并解释原因。实验材料实验现象解释Zn、Cu、H2SO4①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H2Zn、石墨、H2SO4①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H2Cu、石墨、H2SO4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，因而不能产生电流深化理解(1)发生原电池反应的要素有哪些？化学反应：自发进行的氧化还原反应。装置条件：①活动性不同的电极，②电解质溶液，③形成闭合回路。(2)写出实验(2)中Zn置换H2的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目：(3)指出实验(3)锌铜原电池的电极名称，并写出电极反应和电池总反应。负极：Zn－2e－=Zn2＋，氧化反应；正极：2H＋＋2e－=H2↑，还原反应；电池反应：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。(4)实验(3)，若锌片、铜片接触，插入硫酸溶液，能否观察到电流？不能。(5)实验(3)中锌、石墨原电池中，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反应。提示能产生电流。负极：Fe－2e－=Fe2＋正极：2H＋＋2e－=H2↑电池反应：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑典型例题例1（2020·黄冈中学第五师分校高一期中）某化学研究性学习小组针对原电池形成条件，设计了实验方案，进行如下探究。(1)请填写有关实验现象并得出相关结论。编号实验装置实验现象1锌棒逐渐溶解，表面有气体生成；铜棒表面无现象2两锌棒逐渐溶解，表面均有气体生成；电流计指针不偏转3铜棒表面的现象是______________________，电流计指针___________________①通过实验2和3，可得出原电池的形成条件是______________________________。②通过实验1和3，可得出原电池的形成条件是______________________________。③若将3装置中硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，从而可得出原电池形成条件是___________________。(2)分别写出实验3中Zn棒和Cu棒上发生的电极反应式：Zn棒：______________________________。Cu棒：______________________________。(3)实验3的电流是从________棒流出(填“Zn”或“Cu”)，反应过程中若有0.4mol电子发生了转移，则Zn电极质量减轻___________g。答案（1）有气体生成发生偏转活泼性不同的两个电极形成闭合回路有电解质溶液（2）Zn－2e－＝Zn2＋2H＋＋2e－＝H2↑（3）Cu13解析分析：（1）根据实验现象、装置特点结合原电池的构成条件、原电池工作原理分析解答；（2）实验3中锌是负极，铜是正极，据此解答。（3）原电池中电流与电子的流向相反，根据负极反应式计算。详解：（1）实验3中构成原电池，锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子放电，则铜棒表面的现象是有气体生成，电流计指针发生偏转；①实验2和3相比电极不一样，因此可得出原电池的形成条件是有活泼性不同的两个电极。②实验1和3相比实验3中构成闭合回路，由此可得出原电池的形成条件是形成闭合回路。③若将3装置中硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，由于乙醇是非电解质，硫酸是电解质，因此可得出原电池形成条件是有电解质溶液。（2）锌是负极，发生失去电子的氧化反应，则Zn棒上发生的电极反应式为Zn－2e－＝Zn2＋。铜是正极，溶液中的氢离子放电，则Cu棒上发生的电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑。（3）实验3中锌是负极，铜是正极，则电流是从Cu棒流出，反应过程中若有0.4mol电子发生了转移，根据Zn－2e－＝Zn2＋可知消耗0.2mol锌，则Zn电极质量减轻0.2mol×65g/mol＝13.0g。点睛：明确原电池的工作原理是解答的关键，注意原电池的构成条件，即：能自发地发生氧化还原反应；电解质溶液或熔融的电解质(构成电路或参加反应)；由还原剂和导体构成负极系统，由氧化剂和导体构成正极系统；形成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。变式强化（2020·武汉市钢城第四中学高一期中）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：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀盐酸偏向石墨4Mg、Al氢氧化钠溶液偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al试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“相同”或“不相同”)________。(2)对实验3完成下列填空：①铝为________极，电极反应式：______________________________。②石墨为________极，电极反应式：___________________________。③电池总反应式：______________________________________。(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：_____________________________。答案（1）不相同（2）负2Al－6e－===2Al3＋正6H＋＋6e－===3H2↑2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑（3）负极在NaOH溶液中，活动性Al＞MgAl－3e－＋4OH－===AlO＋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是原电池的正极解析（1）实验1中：Mg、Al都能与盐酸反应，因为Mg的活动性比Al强，因此Mg作负极，Al作正极，实验2中：铝与盐酸反应，铜不与盐酸反应，因此Al作负极，Cu作正极，综上所述，两个实验中铝所作的电极不同；（2）①实验3中铝与盐酸发生氧化还原反应，反应方程式为2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，Al作负极，其电极反应式为Al－3e－=Al3＋或2Al－6e－=2Al3＋；②根据①石墨作正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑或6H＋＋6e－=3H2↑；③总电池反应式为Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑；（3）实验4中：虽然镁比铝活泼，但是镁不与氢氧化钠反应，而铝与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，即2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，因此铝作负极，电极反应式为.