考點(diǎn)12-原電池實(shí)驗(yàn)(要點(diǎn)總結(jié))_第1頁
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2019-2020學(xué)年高一化學(xué)期末復(fù)習(xí)高頻考點(diǎn)通關(guān)(人教版2019必修第二冊(cè))考點(diǎn)12原電池實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)要點(diǎn)用已經(jīng)學(xué)過的有關(guān)知識(shí)探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的條件和裝置。核心梳理【實(shí)驗(yàn)用品】燒杯、導(dǎo)線、電流表。鋅片、銅片、石墨棒、稀硫酸。【實(shí)驗(yàn)步驟】電極材料的實(shí)驗(yàn)(1)按下圖用導(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)。解釋所觀察到的現(xiàn)象。電極材料電流表指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)解釋鋅片、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)象解釋鋅片溶解,表面產(chǎn)生無色氣泡鋅的還原性比H2強(qiáng),溶液中的H+直接得到Zn失去的電子生成H2①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弱,不能置換H2,電子不能在溶液中移動(dòng),鋅的電子不能轉(zhuǎn)移到銅片,H+只能在鋅片表面被還原成H2①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(3)按如圖所示的裝置實(shí)驗(yàn),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)象解釋Zn、Cu、H2SO4①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H2Zn、石墨、H2SO4①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H2Cu、石墨、H2SO4銅片不溶解,電流表指針不偏轉(zhuǎn)銅的還原性比H2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)生電流深化理解(1)發(fā)生原電池反應(yīng)的要素有哪些?化學(xué)反應(yīng):自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。裝置條件:①活動(dòng)性不同的電極,②電解質(zhì)溶液,③形成閉合回路。(2)寫出實(shí)驗(yàn)(2)中Zn置換H2的離子方程式,并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:(3)指出實(shí)驗(yàn)(3)鋅銅原電池的電極名稱,并寫出電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)。負(fù)極:Zn-2e-=Zn2+,氧化反應(yīng);正極:2H++2e-=H2↑,還原反應(yīng);電池反應(yīng):Zn+2H+=Zn2++H2↑。(4)實(shí)驗(yàn)(3),若鋅片、銅片接觸,插入硫酸溶液,能否觀察到電流?不能。(5)實(shí)驗(yàn)(3)中鋅、石墨原電池中,鋅片換成鐵片,能否形成電流?若能產(chǎn)生電流,寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。提示能產(chǎn)生電流。負(fù)極:Fe-2e-=Fe2+正極:2H++2e-=H2↑電池反應(yīng):Fe+2H+=Fe2++H2↑典型例題例1(2020·黃岡中學(xué)第五師分校高一期中)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組針對(duì)原電池形成條件,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行如下探究。(1)請(qǐng)?zhí)顚懹嘘P(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并得出相關(guān)結(jié)論。編號(hào)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1鋅棒逐漸溶解,表面有氣體生成;銅棒表面無現(xiàn)象2兩鋅棒逐漸溶解,表面均有氣體生成;電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)3銅棒表面的現(xiàn)象是______________________,電流計(jì)指針___________________①通過實(shí)驗(yàn)2和3,可得出原電池的形成條件是______________________________。②通過實(shí)驗(yàn)1和3,可得出原電池的形成條件是______________________________。③若將3裝置中硫酸換成乙醇,電流計(jì)指針將不發(fā)生偏轉(zhuǎn),從而可得出原電池形成條件是___________________。(2)分別寫出實(shí)驗(yàn)3中Zn棒和Cu棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式:Zn棒:______________________________。Cu棒:______________________________。(3)實(shí)驗(yàn)3的電流是從________棒流出(填“Zn”或“Cu”),反應(yīng)過程中若有0.4mol電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移,則Zn電極質(zhì)量減輕___________g。答案(1)有氣體生成發(fā)生偏轉(zhuǎn)活潑性不同的兩個(gè)電極形成閉合回路有電解質(zhì)溶液(2)Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑(3)Cu13解析分析:(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、裝置特點(diǎn)結(jié)合原電池的構(gòu)成條件、原電池工作原理分析解答;(2)實(shí)驗(yàn)3中鋅是負(fù)極,銅是正極,據(jù)此解答。(3)原電池中電流與電子的流向相反,根據(jù)負(fù)極反應(yīng)式計(jì)算。詳解:(1)實(shí)驗(yàn)3中構(gòu)成原電池,鋅是負(fù)極,銅是正極,溶液中的氫離子放電,則銅棒表面的現(xiàn)象是有氣體生成,電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);①實(shí)驗(yàn)2和3相比電極不一樣,因此可得出原電池的形成條件是有活潑性不同的兩個(gè)電極。②實(shí)驗(yàn)1和3相比實(shí)驗(yàn)3中構(gòu)成閉合回路,由此可得出原電池的形成條件是形成閉合回路。③若將3裝置中硫酸換成乙醇,電流計(jì)指針將不發(fā)生偏轉(zhuǎn),由于乙醇是非電解質(zhì),硫酸是電解質(zhì),因此可得出原電池形成條件是有電解質(zhì)溶液。(2)鋅是負(fù)極,發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),則Zn棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+。銅是正極,溶液中的氫離子放電,則Cu棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑。(3)實(shí)驗(yàn)3中鋅是負(fù)極,銅是正極,則電流是從Cu棒流出,反應(yīng)過程中若有0.4mol電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移,根據(jù)Zn-2e-=Zn2+可知消耗0.2mol鋅,則Zn電極質(zhì)量減輕0.2mol×65g/mol=13.0g。點(diǎn)睛:明確原電池的工作原理是解答的關(guān)鍵,注意原電池的構(gòu)成條件,即:能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng);電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)(構(gòu)成電路或參加反應(yīng));由還原劑和導(dǎo)體構(gòu)成負(fù)極系統(tǒng),由氧化劑和導(dǎo)體構(gòu)成正極系統(tǒng);形成閉合回路(兩電極接觸或用導(dǎo)線連接)。變式強(qiáng)化(2020·武漢市鋼城第四中學(xué)高一期中)某化學(xué)興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下:編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Mg、Al氫氧化鈉溶液偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al試根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)1、2中Al所作的電極(正極或負(fù)極)是否相同(填“相同”或“不相同”)________。(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)3完成下列填空:①鋁為________極,電極反應(yīng)式:______________________________。②石墨為________極,電極反應(yīng)式:___________________________。③電池總反應(yīng)式:______________________________________。(3)實(shí)驗(yàn)4中鋁作負(fù)極還是正極________,理由是__________________________寫出鋁電極的電極反應(yīng)式_________________________________。(4)解釋實(shí)驗(yàn)5中電流計(jì)指針偏向鋁的原因:_____________________________。答案(1)不相同(2)負(fù)2Al-6e-===2Al3+正6H++6e-===3H2↑2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑(3)負(fù)極在NaOH溶液中,活動(dòng)性Al>MgAl-3e-+4OH-===AlO+2H2O(4)Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化,Zn在濃硝酸中發(fā)生反應(yīng),被氧化,即在濃硝酸中活動(dòng)性Zn>Al,Al是原電池的正極解析(1)實(shí)驗(yàn)1中:Mg、Al都能與鹽酸反應(yīng),因?yàn)镸g的活動(dòng)性比Al強(qiáng),因此Mg作負(fù)極,Al作正極,實(shí)驗(yàn)2中:鋁與鹽酸反應(yīng),銅不與鹽酸反應(yīng),因此Al作負(fù)極,Cu作正極,綜上所述,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中鋁所作的電極不同;(2)①實(shí)驗(yàn)3中鋁與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng),反應(yīng)方程式為2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑,Al作負(fù)極,其電極反應(yīng)式為Al-3e-=Al3+或2Al-6e-=2Al3+;②根據(jù)①石墨作正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑或6H++6e-=3H2↑;③總電池反應(yīng)式為Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑;(3)實(shí)驗(yàn)4中:雖然鎂比鋁活潑,但是鎂不與氫氧化鈉反應(yīng),而鋁與氫氧化鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),即2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,因此鋁作負(fù)極,電極反應(yīng)式為.

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