4.1.1 原电池的工作原理 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第1课时 【教学目标】 1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.了解原电池的工作原理。 3.设计简单的原电池（单液原电池和双液原电池的构成） 【学习重难点】 1.原电池的构成要素和工作原理。 2.设计有盐桥的原电池（双液电池） 【辅助工具】 多媒体、视频、实验用品 【教学过程】 【导入】引导学生回顾原电池(-)Zn︱H2SO4（aq）︱Cu(+)。写出两个电极反应式，并以此为例分析原电池工作原理。 【师】回顾原电池的本质和构成条件 【生】本质：自发进行的氧化还原反应。 构成条件：①有两个活泼性不同的电极 ②有电解质溶液或熔融电解质 ③能形成闭合回路。 在这种电解质溶液中能自发地进行氧化还原反应。 【练一练】 【过渡】根据所学知识，设计一个原电池：Zn + Cu2+ =Zn2+ + Cu 【师】先找到合适的电极和电解质溶液，写出电极反应式。 【生】交流讨论： 负极：Zn 正极：Cu 电解质溶液：CuSO4 电极反应式：负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：Cu2++2e-=Cu 【师】接下来组装实验仪器，完成实验，观察实验现象，对预测进行验证 【实验探究】 预测实验现象 实际实验现象 负极 锌片逐渐溶解 锌片上有红色物质析出 正极 铜片表面有铜析出 铜片上有红色物质析出 电流表 电流表示数发生偏转 指针发生偏转，示数逐渐减小 【提问】为什么实际做实验时，锌片上有红色物质析出且指针发生偏转，示数逐渐减小 理想情况 实际情况 电子路径 所有电子流经外电路，形成电流 部分电子在锌片上与铜离子结合 【生】原因可能是Zn直接与CuSO4溶液发生反应，置换出了铜单质，所以在锌片上有红色物质析出 【师】那你会选用以上装置作化学电源吗？这样设计的原电池电池能量转化率低，电流不稳定，应该怎么做？ 【引导】解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 【思考】为什么没有电流？该如何解决？ 【生】两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。 【师】引入盐桥：装有KCl饱和溶液的琼胶，离子可在其中自由移动，是一种离子导体。 实验现象 锌片 锌片腐蚀，不断溶解 铜片 铜片上有红色物质析出 电流表 指针发生偏转 【师】发现在引入盐桥后确实解决了刚刚的问题，那盐桥的作用是什么？ 【师】强调盐桥的作用： 1.使整个装置构成通路(离子导体） 2.平衡电荷(离子库，可以供给需要的离子) 【过渡】接下来我们探究原电池的应用 【讲解】1.加快化学反应速率 （在Zn与稀H2SO4反应时，加入少量的CuSO4溶液，可以加快产生的速率---Zn与CuSO4置换反应生成的Cu，从而形成了Cu-Zn微小原电池） 2.比较金属活动性顺序的强弱 3.设计原电池 【师】利用Cu+2Fe3+==2Fe2++Cu2+设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应 【学生活动】 负极：Cu - 2e- = Cu2+ 正极：2Fe3+ +2e- = 2Fe2+ 电解质溶液分别为CuSO4和FeCl3溶液 C Cu CuSO4 FeCl3 【课堂小结】 【巩固练习】 1.如右图为某小组为研究电化学原理设计的装置，反应一段时间后，下面说法正确的是( ) A．铜的金属活动性较弱，作正极，电极反应为 Cu－2e－＝Cu2＋ B．碳棒上发生的反应为2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋ C．电子从碳棒流向铜棒 D．溶液中的Fe3＋向铜棒移动 2.体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球，置于以下两个装置中，当杠杆为绝缘、导体时，杠杆处于什么状态？(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化) 杠杆为绝缘： 杠杆为绝缘： 杠杆为导体： 杠杆为导体： 【板书设计】 4.1.1 原电池 1、 原电池的工作原理 2、 双液原电池 盐桥的作用 三、原电池的应用 $$