1.2化学能转化为电能-电池 课件 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

化学能转化为电能——电池 主讲人 单位 情境导入 微观电子流动→宏观澎湃动力 素养目标 重点难点 课标要求 核心素养 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．理解原电池的工作原理,认识从单液原电池发展到双液原电池、隔膜电池的过程变化，并能理解原电池设计的实用性。 1. 宏观辨识与微观探析 以锌铜原电池为例，从宏观和微观相结合的角度讨论分析，理解原电池的工作原理。 2. 证据推理与模型认知 通过单液、双液电池、隔膜电池进行证据推理与模型构建。 3. 科学探究与创新意识 在实验过程、学习过程中发现问题、敢于质疑、勇于创新。 4. 科学态度与社会责任 培养严谨求实的科学态度，体会化学来源于生活、服务于生活。 理解原电池的工作原理，认识从单液原电池发展到双液原电池、隔膜电池等复杂电池 。 电池与生活密切相关 电池究竟是一种什么样的装置？ 工作时，装置中发生了什么反应？ 工作原理是什么？ 1.什么样的反应可以设计为原电池？ 任务1：原电池模型构建 2.如何将反应中的电子引出？ 氧化反应、还原反应两端分开进行，导线引出 3. 如何形成闭合回路？ 氧化反应和还原反应两端之间应有导电微粒（离子）的定向移动。 放热的氧化还原反应 √ √ HCl+NaOH==NaCl +H2O Zn＋CuSO4 ==ZnSO4＋Cu H2 +CuO== Cu+H2O 2H2 + O2==2H2O ∆ 小组讨论 还原剂 氧化剂 e- 失电子 得电子 e- 2. 构建原电池理论模型： e- 还原剂 氧化剂 电子导体 失电子 得电子 电解质溶液/熔融 离子导体 阳离子 阴离子 负极 正极 负极 反应物 正极 反应物 氧化反应 还原反应 1. 原电池： 利用 反应将化学能直接转化成电能的装置。 氧化还原 3.原电池构成条件： 模型建立 电极反应物，两个电极，电子导体和离子导体 I 实验材料： 铜片、锌片、1mol·L-1CuSO4溶液、烧杯、导线、电流表。 设计装置，将反应Zn＋CuSO4 ==ZnSO4＋Cu产生的化学能转化为电能。 ※资料卡片 原电池中电流强度的大小与电极材料、两极距离、电解质浓度、电极与溶液的接触面积等因素有关 实验验证 Zn A Cu Cu2＋ Zn2+ e- Zn Cu2＋ Cu SO42－ SO42－ 内电路：阴离子移向负极,阳离子移向正极。 外电路：电子由负极经导线流向正极 Cu2＋ SO42－ e- 负极 正极 Zn - 2e- = Zn2+ 发生氧化反应 Cu2+ + 2e- = Cu 发生还原反应 CuSO4 溶液 Zn 电子岸上走 离子水中游 一、单液原电池原理 实验验证 归纳总结 阅读课本15页 寻找答案 负极 正极 e- e- Zn2+ SO4 2- 电势差 为什么电子由Zn沿 导线向Cu传递？ Zn2++2e- ⇋Zn -0.76v Cu2++2e- ⇋Cu +0.34v 电子从低电势到高电势传递 追根寻源 深度思考 实验现象： 1.锌片逐渐溶解； 2.铜片上析出红色固体； 3.电流表指针发生偏转。 1.锌片逐渐溶解，表面有红色固体生成； 2.铜片上析出红色固体； 3.电流表指针发生偏转，示数逐渐变小。 发现问题 深度思考 为什么？ 问题2：电流为什么出现衰减？ 问题1：锌片表面附着的红色固体是什么？如何产生的？ 铜单质 锌片和溶液中的铜离子直接反应 当锌片表面析出大量的铜之后，减小了锌片与溶液的接触面积，进而减缓了原电池反应的速率，电流出现衰减。 思考：如何能避免这些缺陷？ 交流思考 合作探究 Zn与CuSO4溶液 不直接接触 关键 如何改进？ 任务2：双液原电池模型构建--实验探究 实验材料： 铜片、锌片、1mol·L-1CuSO4溶液、1mol·L-1ZnSO4溶液 、烧杯、导线、电流表、滤纸条、脱脂棉条、KCl溶液。 K＋ Cl- e- Zn2+ Zn Cu2＋ Cu 二、双液原电池原理 Zn - 2e- = Zn2+ Cu2+ + 2e- = Cu 发生氧化反应 发生还原反应 负极 正极 盐桥的作用： 1.使整个装置构成通路。(离子通路） 2.平衡电荷。 盐桥 ※资料卡片 盐桥：装有含KCl饱和溶液的琼脂凝胶，Cl-、K+可在其中自由移动。 归纳总结 转化效率： 电流稳定性： 电流大小： 高 转化效率： 电流稳定性：电流大小： 较小 较大 低 传感器实验对比 稳定 衰减快 发现问题 改进? 增大电流呢？ 缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积 能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？ 双液原电池电流弱的原因？ 1.离子运动的距离长 2.离子运动的通道窄 3.离子容量小 Cu CuSO4 溶液 CuSO4 溶液 解决问题 离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。 三、隔膜电池 课堂总结 单液原电池 双液原电池 隔膜原电池 更加复杂的原电池 原电池四要素 1.放热的氧化还原反应 2.两个电极 3.电子导体 4.离子导体 愿你们以今日之学为火种，怀“科技报国”之壮志，让青春在攻克“卡脖子”技术的战场上闪光——因为你们笔下的每一个方程式，都可能孕育出下一个让世界惊叹的“中国答案”！ $$