4.1.1 原电池的工作原理-【精讲课】2024-2025学年高二化学同步教学优质课件（人教版2019选择性必修1）

第1课时 原电池的工作原理 第四章 第一节 化学反应与电能 四川省双流棠湖中学 海棠化学备课组 1.通过回顾旧知，归纳原电池的形成条件； 2.通过理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。（证据推理） 3.通过制作水果电池以及设计原电池，了解原电池工作原理的应用并培养学生的。（科学精神与社会责任） 核心素养学习目标 创设情境 电池的前世今生 首先在补铁剂的大情境下，引出检验补铁剂中铁元素价态存在形式的任务 3 任务一 原电池的构成条件及工作原理 【回顾旧知】回顾必修二的内容，思考原电池的概念及形成条件。 (1)概念：将化学能转化为电能的装置。 (2)形成条件 反应 能自发进行的氧化还原反应（能对外界释放能量） 电极 两个活泼性不同的能导电的电极 溶液 电解质溶液或熔融电解质 回路 形成闭合回路 内电路：电解质溶液(作离子导体) 外电路：导线(作电子导体) 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务一 原电池的工作原理 【回顾旧知】回顾必修二的内容，用铜片、锌片、硫酸铜溶液设计原电池，找出正负极并写出电极反应式及总反应式，预测实验现象。 Zn + Cu2+ Cu + Zn2+ 电极反应： 总反应： 负极：Zn - 2e- Zn2+ 正极：Cu2+ + 2e- Cu 预测实验现象： 电子运动方向： 离子运动方向： 外电路：由负极经导线流向正极(电子不下水) 内电路：正正负负(离子不上岸) 铜片表面附着红色固体，电流表指针偏转。 【实验探究】 如图1装置所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，再将锌片和铜片插入盛有硫酸铜溶液的烧杯中，观察实验现象。 任务一 原电池的工作原理 预测的现象 实验观察到的现象 锌片逐渐溶解 锌片表面有红色物质生成 铜片上有红色物质析出 铜片上有红色物质析出 电流表指针发生偏转 电流表指针先发生偏转后，示数逐渐减小 任务一 原电池的工作原理 【思考交流】 【问题1】出现“锌片表面有红色物质生成，且电流表示数逐渐减小”现象的原因。 【问题2】如何改进装置，可以有效避免上述缺陷。 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，发生化学反应，在锌片上生成铜单质 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗 单液原电池的缺陷 单液原电池 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务一 原电池的工作原理 【问题2】如何改进装置，可以有效避免上述缺陷。 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触 【问题3】结合教材p95，思考盐桥的成分，盐桥中离子移动方向，以及盐桥的作用。 单液原电池 双液原电池 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务一 原电池的工作原理 【问题3】结合教材p95，思考盐桥的成分，盐桥中离子移动方向，以及盐桥的作用。 (3)作用：将两个半电池形成闭合回路，使氧化还原反应持续进行，并保持两溶液的电中性。 (1)成分：含KCl饱和溶液的琼脂。 (2)离子移动方向：Cl－移向负极区， K＋移向正极区。 K＋ Cl－ 拓展：琼脂起到固定作用，防止KCl溶液直接流出来。 (1)下列反应理论上能用于设计原电池的是______(填序号)。 ①HCl＋NaOH===NaCl＋H2O　ΔH＜0 ②2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＜0 ③4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＜0 ②③ 任务一 原电池的工作原理 【评价训练1】 (2)下列装置中，能构成原电池的是________(填序号)，能构成原电池的指出电极的名称并写出电极反应。 ①②⑤ ①Cu-正极：2H＋＋2e－===H2↑；Fe-负极：Fe－2e－===Fe2＋。 ② Fe-正极：Cu2＋＋2e－===Cu ； Zn-负极：Zn－2e－===Zn2＋ 。 ⑤Ag-正极：Ag＋＋e－===Ag； Cu-负极：Cu－2e－===Cu2＋。 任务一 原电池的工作原理 【评价训练2】 判断依据 负极 正极 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流方向 电流流入极 电流流出极 两极发生的反应 失电子，发生氧化反应 得电子，发生还原反应 电极材料 活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 电极现象 不断溶解，质量减小 有气体生成；质量增大或不变 任务一 原电池的工作原理 【归纳总结】请归纳出判断原电池正负极的方法。 【实验探究】 如图2装置所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察现象，取出盐桥，观察电流表的指针有何变化。 任务一 原电池的工作原理 实验现象： 有盐桥存在时，电流表指针偏转,取出盐桥，电流表指针不再偏转 【思考讨论】 【问题1】图2所示的锌铜原电池工作时，电子在导线中的运动方向是怎样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？ 【问题2】锌铜原电池可看作由两个半电池组成，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应。试分别写出两个电极上的反应及总反应的离子方程式。 任务一 原电池的工作原理 电子运动方向： 离子运动方向： 外电路：由负极经导线流向正极(电子不下水) 内电路：正正负负(离子不上岸) Zn + Cu2+ Cu + Zn2+ 电极反应： 总反应： 负极：Zn - 2e- Zn2+ 正极：Cu2+ + 2e- Cu 任务一 原电池的工作原理 【问题3】绘制反映原电池工作原理的示意图，并与同学交流。 示意图要求包括以下内容：（1）注明原电池的组成；（2）标明氧化反应和还原反应发生的区域；(3)标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。 + - 负极 氧化反应 正极 还原反应 任务一 原电池的工作原理 【归纳总结】单液原电池与双液原电池的相同之处。 原电池 双液电池 单液电池 电极反应 正极：Cu2+ + 2e-==Cu 负极：Zn - 2e- == Zn2+ 正极：Cu2+ + 2e- == Cu 负极：Zn - 2e- == Zn2+ 电极材料 正极：铜片; 负极：锌片 正极：铜片; 负极：锌片 离子导体 ZnSO4溶液、盐桥、CuSO4溶液 CuSO4 溶液 电子导体 导线 导线 任务二 原电池工作原理的应用 【归纳总结】单液原电池与双液原电池的相同之处。 1.加快化学反应速率 实验室制H2时，粗锌与稀硫酸反应比纯锌 ，或向溶液中滴入几滴 溶液，也能增大反应速率。 原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，减小溶液中离子运动时的相互干扰，增大反应速率。 实例 快 CuSO4 “Cu—稀硫酸—Zn”原电池 有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 由此可判断这四种金属的活动性顺序是___________。 实验装置         部分实验现象 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 d＞a＞b＞c 负极 电子流向：d→a 活动性：a>b 活动性：b>c 活动性：d>c 活动性：d>a 实例 2.比较金属的活动性强弱 任务二 原电池工作原理的应用 归纳总结 1.原电池工作原理 加快化学反应速率 原电池的概念及形成条件 原电池的工作原理 盐桥 2.原电池工作原理的应用 设计原电池 比较金属的活动性强弱 本课结束 今日作业 第6章 第一节 第2课时 课后作业训练 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$