第2节 化学能转化为电能——电池 第1课时（导学案）化学鲁科版2019选择性必修1

第2节 化学能转化为电能——电池 第1课时 原电池的工作原理 一、知识目标 1.掌握原电池工作原理，提高对原电池本质的认识。 2.认识化学能转化成电能的实际意义及其重要应用。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识原电池将化学能转化为电能的现象，从微观角度理解原电池内部电子、离子的移动和电极反应的本质。 2.证据推理与模型认知：通过实验现象和数据分析，建立原电池工作原理的模型，培养逻辑推理和归纳总结能力。 3.科学探究与创新意识：通过实验探究原电池的构成和工作原理，培养科学探究能力和创新思维，体会化学实验在化学研究中的重要性。 4.科学态度与社会责任：认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用，了解化学对社会发展的贡献，培养科学态度和社会责任意识。 一、学习重点 原电池工作原理。 二、学习难点 1.理解原电池工作原理，尤其是盐桥的作用。 2.根据氧化还原反应设计原电池。 一、原电池的概念与构成 概念：原电池是把_______能转化为_______能的装置。 答案：化学；电 本质：基于________________________反应（填反应类型）。 答案：氧化还原 构成要素： （1）有两个________________的电极； 答案：活泼性不同 （2）有________________或熔融电解质； 答案：电解质溶液 （3）能形成________________； 答案：闭合回路 （4）能发生________________的氧化还原反应。 答案：自发进行 二、原电池的工作原理 电子流向：电子由_______极经导线流向_______极（填 “正” 或 “负”）。 答案：负；正 离子迁移：电解质溶液中，阳离子向_______极移动，阴离子向_______极移动（填 “正” 或 “负”）。 答案：正；负 （1）负极：发生_______反应（填 “氧化” 或 “还原”），_______电子（填 “失去” 或 “得到”）； 答案：氧化；失去 （2）正极：发生_______反应（填 “氧化” 或 “还原”），_______电子（填 “失去” 或 “得到”）。 答案：还原；得到 三、电极的判断 负极：一般是_______的金属（填 “较活泼” 或 “较不活泼”）；是电子_______的一极（填 “流出” 或 “流入”）；是发生_______反应的一极（填 “氧化” 或 “还原”）。 答案：较活泼；流出；氧化 正极：一般是_______的金属或非金属（如石墨，填 “较活泼” 或 “较不活泼”）；是电子_______的一极（填 “流出” 或 “流入”）；是发生_______反应的一极（填 “氧化” 或 “还原”）。 答案：较不活泼；流入；还原 四、盐桥 成分：通常装有_______，内含_______或_______（如 KCl、NH₄NO₃，填物质类型）。 答案：含有琼脂的饱和溶液；阳离子；阴离子 作用：（1）使整个装置构成_______（填 “通路” 或 “断路”）；（2）_______溶液中的电荷（填 “平衡” 或 “破坏”），使电池反应能持续进行。 答案：通路；平衡 一、新课导入 问题思考 1.请列举出在日常生活中离不开电的地方。 答案：手机、电脑、电视、冰箱、空调等。 2.生活中有哪些常见的化学电池？ 答案：银锌电池、干电池、铅酸电池、镍氢电池、燃料电池、锂离子电池等。 二、原电池的工作原理 活动一、认识原电池 问题思考 1.什么是原电池？ 答案：把化学能转化为电能的装置叫做原电池。 2.原电池的构成要素有哪些？ 答案：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。 归纳总结 原电池的本质是什么？ 答案：原电池的本质是自发进行的氧化还原反应。 活动二、探究铜锌原电池 问题探究 1.按教材图 1 - 2 - 2 组装装置进行实验，观察并记录实验现象。 答案：图（a）和图（b）中检流计指针都发生了偏转，说明有电流产生。 2.分析图 1 - 2 - 2 所示（a）（b）两个原电池各部分的作用，确定其电极反应物、电极材料和离子导体。 答案： - 对于图（a），电极反应物是锌和铜离子，电极材料是锌片和铜片，离子导体是 溶液。 - 对于图（b），电极反应物是锌和铜离子，电极材料是锌片和铜片，离子导体是 溶液、盐桥、 溶液。盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含 或 ，盐桥中的离子能够定向移动，其作用是使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触（离子通路），还能平衡电荷（离子库，可以源源不断的供给需要的离子）。 3. 分析图 1 - 2 - 2 所示（a）（b）两个原电池的工作原理，写出电极反应。 答案： - 图（a）和图（b）中，负极都是锌片，电极反应为 ，发生氧化反应； - 正极都是铜片，电极反应为 ，发生还原反应。 4. 比较图 1 - 2 - 2 所示（a）（b）两个原电池，说明各自的优缺点。 答案：图（a）的缺点是放热，电流不稳定；图（b）的优点是电流稳定，缺点是电流小、需要不断更换盐桥。 归纳总结 1.在原电池中，电子、离子的移动方向是怎样的？ 答案：电子由负极流向正极，“电子不下水”；离子的移动规律是阳离子移向正极，阴离子移向负极，“正正负负”。 2.盐桥在原电池中起到了什么作用？ 答案：盐桥能保证原电池持续稳定地工作，其作用是使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触（离子通路），还能平衡电荷（离子库，可以源源不断的供给需要的离子）。 活动三、原电池负极的判断方法及应用 问题思考 原电池负极的判断方法有哪些？ 答案：较活泼的一极（一般）、电子流出的一极、化合价升高的一极、发生氧化反应的一极、负离子移向的一极是负极。 活动四、例题分析 例 1、下列装置中，能组成原电池的是( ) 答案：ABCH 。 讲解：构成原电池需要满足三个条件：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。据此对各装置进行分析判断。 例 2：分析下列装置形成原电池，谁作负极？ 答案： 在 溶液中，镁比铝活泼，镁作负极。 在 溶液中，铝能与 溶液反应，而镁不能，所以铝作负极。 讲解：判断原电池的负极一般根据金属的活泼性，但在某些特殊情况下，要考虑金属与电解质溶液的反应。在 溶液中，镁比铝活泼，镁失去电子作负极；在 溶液中，铝能与 溶液反应，而镁不能，所以铝失去电子作负极。 例 3：一个完整的氧化还原反应可以拆分，写成两个“半反应”式，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如氧化还原反应：。 （1）可以写成氧化反应：_________________ 还原反应：______________________ （2）请将此反应设计成带盐桥的原电池，画出装置图 答案： （1） ； （2）（此处需学生根据所学知识画出装置图） 讲解：氧化反应是失去电子的反应，在该反应中 失去电子生成 ，所以氧化反应式为 ；还原反应是得到电子的反应， 得到电子生成 ，所以还原反应式为 。设计带盐桥的原电池时，负极材料为 ，电解质溶液为 溶液；正极材料可以选择比 不活泼的金属或石墨，电解质溶液为 溶液，用盐桥连接两个半电池。 1.原电池的核心判断依据 原电池的本质是自发进行的氧化还原反应，是中学阶段实现化学能转化为电能的关键装置。 2.原电池的构成要素 （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 3.原电池工作原理 负极：发生氧化反应，失去电子（如 Zn - 2e⁻ = Zn²⁺） 正极：发生还原反应，得到电子（如 Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu） 电子移动——电子由负极经导线流向正极（“电子不下水”） 离子移动——阳离子移向正极，阴离子移向负极（“正正负负”） 4.盐桥的组成与作用 （1）组成：通常装有琼脂凝胶，内含 KCl 或 NH₄NO₃ （2）作用： ① 使装置构成通路（替代两溶液直接接触，形成离子通路） ② 平衡电荷（作为离子库，持续供给所需离子） 5.负极的判断方法 （1）较活泼的一极（一般情况） （2）电子流出的一极 （3）化合价升高的一极 （4）发生氧化反应的一极 （5）阴离子移向的一极 6.带盐桥与不带盐桥的原电池比较 不带盐桥（如铜锌插入 CuSO₄溶液） 带盐桥（如分开的 ZnSO₄、CuSO₄溶液加盐桥） 优点 结构简单 电流稳定 缺点 放热，电流不稳定 电流较小，需定期更换盐桥 练习 1、判断下列说法是否正确 (1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极(×) 答案：原电池中电流的方向是正极→导线→负极，电子的方向是负极→导线→正极，所以该说法错误。 (2)原电池中负极发生的反应是还原反应(×) 答案：原电池中负极失去电子，发生氧化反应，所以该说法错误。 (3)锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极(×) 答案：电子由负极（锌电极）通过导线流向正极（铜电极），“电子不下水”，所以该说法错误。 (4)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极(√) 答案：在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，遵循“正正负负”的规律，所以该说法正确。 (5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属(×) 答案：原电池的正极可以是化学性质不活泼的金属，也可以是石墨等惰性电极，所以该说法错误。 练习 2、如下图所示的原电池装置，、 为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是( C ) A. 外电路的电流方向为：→外电路→ B. B.若两电极分别为和碳棒，则为碳棒，为 C. C.若两电极都是金属，则它们的活动性为 D. D.极上发生的是还原反应， 极上发生的是氧化反应 答案：C 讲解：外电路中电子从负极流向正极，所以 为负极，为正极。电流方向与电子流向相反，所以外电路的电流方向为→外电路→，A 错误；若两电极分别为和碳棒，作负极，即为， 为碳棒，B 错误；若两电极都是金属，负极金属活动性比正极强，所以活动性为 ，C 正确；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，所以 极上发生的是氧化反应， 极上发生的是还原反应，D 错误。 练习 3、依据氧化还原反应： 设计的原电池如右图所示。请回答下列问题： （1）电极 的材料是_______；电解质溶液 是___________； （2）银电极为电池的___________极，电极反应为________________________； 电极上发生的电极反应为__________________； （3）外电路中的电子是从_____电极流向______电极。 答案： （1）； 溶液 （2）正；； （3）（）；银 讲解：根据氧化还原反应 ， 失去电子发生氧化反应，作负极，所以电极 的材料是； 得到电子发生还原反应，所以电解质溶液 是溶液。银电极作正极，电极反应为； 电极（）作负极，电极反应为 。外电路中电子从负极（ 电极）流向正极（银电极）。 练习 4、用铜片、银片、 溶液、 溶液、导线和盐桥（装有含 饱和溶液的琼胶）构成一个原电池（如下图）。以下有关该原电池的叙述正确的是( B ) ①在外电路中,电子由铜电极流向银电极 ②正极反应为 ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入 溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A.只有①② B.①②④ C.只有②③ D.①③④ 答案：B 讲解：该原电池中， 作负极， 作正极。在外电路中，电子由负极（铜电极）流向正极（银电极），①正确；正极上 得到电子发生还原反应，电极反应为 ，②正确；盐桥的作用是形成闭合回路和平衡电荷，取出盐桥后，原电池不能形成闭合回路，不能继续工作，③错误；将铜片浸入 溶液中发生的化学反应为 ，与该原电池反应相同，④正确。所以答案选 B。 练习 6、如图是某同学设计的原电池装置： (1)电极Ⅰ上发生__________(填反应类型)，作_______(填电极名称)。 (2)电极Ⅱ的电极反应式为_________________。 (3)该原电池的总反应式为__________________________。 (4)盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是_________________________。 答案： (1)氧化反应；负极 (2) (3) (4)形成闭合回路和平衡电荷 讲解：电极Ⅰ（）失去电子发生氧化反应，作负极；电极Ⅱ（）作正极，溶液中的 得到电子生成 ，电极反应式为 ；总反应式为 ；盐桥的作用是形成闭合回路和平衡电荷。 考点 1 原电池的构成要素 1.下列装置中，不能构成原电池的是（ ） A. Zn 片、Cu 片、稀 H₂SO₄溶液、导线 B. Cu 片、石墨、CuSO₄溶液、导线 C. Zn 片、Zn 片、稀 H₂SO₄溶液、导线 D. Fe 片、Cu 片、NaCl 溶液、导线 答案：C 解析：构成原电池需要两个活泼性不同的电极，C 中两电极均为 Zn 片，活泼性相同，无法构成原电池。 2.原电池的构成不需要的条件是（ ） A. 电极材料 B. 电解质溶液 C. 外接电源 D. 闭合回路 答案：C 解析：原电池是自发将化学能转化为电能的装置，无需外接电源；外接电源的是电解池。 考点 2 原电池的工作原理 3.关于原电池工作时的现象，下列说法正确的是（ ） A. 电子从正极经导线流向负极 B. 电解质溶液中阳离子向负极移动 C. 负极发生氧化反应 D. 正极发生氧化反应 答案：C 解析：电子从负极经导线流向正极（A 错误）；阳离子向正极移动（B 错误）；负极发生氧化反应，正极发生还原反应（C 正确，D 错误）。 4.锌铜原电池（以稀 H₂SO₄为电解质溶液）中，负极的电极反应式为（ ） A. Zn - 2e⁻ = Zn²⁺ B. Cu - 2e⁻ = Cu²⁺ C. 2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑ D. Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu 答案：A 解析：锌铜原电池中，Zn 更活泼，作为负极，发生氧化反应，失去电子生成 Zn²⁺（A 正确）；B 为铜作负极的反应，不符合事实；C 是正极反应；D 不是该电池的反应。 考点 3 电极的判断 5.下列关于原电池负极的判断，错误的是（ ） A. 电子流出的一极 B. 发生氧化反应的一极 C. 一般为较活泼的金属 D. 阳离子移向的一极 答案：D 解析：阳离子移向正极，负极是阴离子移向的一极（D 错误）；A、B、C 均为负极的正确判断依据。 6.在 Mg-Al-NaOH 溶液构成的原电池中，负极是（ ） A. Mg B. Al C. 水 D. 无法确定 答案：B 解析：Mg 与 NaOH 溶液不反应，Al 能与 NaOH 溶液发生氧化还原反应，故 Al 为负极（失去电子发生氧化反应）。 考点 4 盐桥的作用 7.关于盐桥的作用，下列说法错误的是（ ） A. 使装置形成闭合回路 B. 平衡电解质溶液中的电荷 C. 阻止离子定向移动 D. 保证电池反应持续进行 答案：C 解析：盐桥允许离子定向移动（如 K⁺、Cl⁻）以平衡电荷，并非阻止离子移动（C 错误）；A、B、D 均为盐桥的正确作用。 8.原电池中加入盐桥的主要目的是（ ） A. 增强溶液的导电性 B. 单纯连通两个烧杯 C. 避免两极直接反应，使电流更稳定 D. 提高反应的速率 答案：C 解析：盐桥可代替两电解质溶液直接接触，避免电极与对方溶液直接反应（如锌与硫酸铜溶液直接反应），从而使电流更稳定（C 正确）；增强导电性、连通装置是次要作用，与反应速率无关（A、B、D 错误）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2节 化学能转化为电能——电池 第1课时 原电池的工作原理 一、知识目标 1.掌握原电池工作原理，提高对原电池本质的认识。 2.认识化学能转化成电能的实际意义及其重要应用。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识原电池将化学能转化为电能的现象，从微观角度理解原电池内部电子、离子的移动和电极反应的本质。 2.证据推理与模型认知：通过实验现象和数据分析，建立原电池工作原理的模型，培养逻辑推理和归纳总结能力。 3.科学探究与创新意识：通过实验探究原电池的构成和工作原理，培养科学探究能力和创新思维，体会化学实验在化学研究中的重要性。 4.科学态度与社会责任：认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用，了解化学对社会发展的贡献，培养科学态度和社会责任意识。 一、学习重点 原电池工作原理。 二、学习难点 1.理解原电池工作原理，尤其是盐桥的作用。 2.根据氧化还原反应设计原电池。 一、原电池的概念与构成 概念：原电池是把_______能转化为_______能的装置。 本质：基于________________________反应（填反应类型）。 构成要素： （1）有两个________________的电极； （2）有________________或熔融电解质； （3）能形成________________； （4）能发生________________的氧化还原反应。 二、原电池的工作原理 电子流向：电子由_______极经导线流向_______极（填 “正” 或 “负”）。 离子迁移：电解质溶液中，阳离子向_______极移动，阴离子向_______极移动（填 “正” 或 “负”）。 电极反应： （1）负极：发生_______反应（填 “氧化” 或 “还原”），_______电子（填 “失去” 或 “得到”）； （2）正极：发生_______反应（填 “氧化” 或 “还原”），_______电子（填 “失去” 或 “得到”）。 三、电极的判断 负极：一般是_______的金属（填 “较活泼” 或 “较不活泼”）；是电子_______的一极（填 “流出” 或 “流入”）；是发生_______反应的一极（填 “氧化” 或 “还原”）。 正极：一般是_______的金属或非金属（如石墨，填 “较活泼” 或 “较不活泼”）；是电子_______的一极（填 “流出” 或 “流入”）；是发生_______反应的一极（填 “氧化” 或 “还原”）。 四、盐桥 成分：通常装有_______，内含_______或_______（如 KCl、NH₄NO₃，填物质类型）。 作用：（1）使整个装置构成_______（填 “通路” 或 “断路”）；（2）_______溶液中的电荷（填 “平衡” 或 “破坏”），使电池反应能持续进行。 一、新课导入 问题思考 1.请列举出在日常生活中离不开电的地方。 2.生活中有哪些常见的化学电池？ 二、原电池的工作原理 活动一、认识原电池 问题思考 1.什么是原电池？ 2.原电池的构成要素有哪些？ 归纳总结 原电池的本质是什么？ 活动二、探究铜锌原电池 问题探究 1.按教材图 1 - 2 - 2 组装装置进行实验，观察并记录实验现象。 2.分析图 1 - 2 - 2 所示（a）（b）两个原电池各部分的作用，确定其电极反应物、电极材料和离子导体。 3. 分析图 1 - 2 - 2 所示（a）（b）两个原电池的工作原理，写出电极反应。 归纳总结 1.在原电池中，电子、离子的移动方向是怎样的？ 2.盐桥在原电池中起到了什么作用？ 活动三、原电池负极的判断方法及应用 问题思考 原电池负极的判断方法有哪些？ 活动四、例题分析 例 1、下列装置中，能组成原电池的是( ) 例 2：分析下列装置形成原电池，谁作负极？ 例 3：一个完整的氧化还原反应可以拆分，写成两个“半反应”式，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如氧化还原反应：。 （1）可以写成氧化反应：_________________ 还原反应：______________________ （2）请将此反应设计成带盐桥的原电池，画出装置图 1.原电池的核心判断依据 原电池的本质是自发进行的氧化还原反应，是中学阶段实现化学能转化为电能的关键装置。 2.原电池的构成要素 （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 3.原电池工作原理 负极：发生氧化反应，失去电子（如 Zn - 2e⁻ = Zn²⁺） 正极：发生还原反应，得到电子（如 Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu） 电子移动——电子由负极经导线流向正极（“电子不下水”） 离子移动——阳离子移向正极，阴离子移向负极（“正正负负”） 4.盐桥的组成与作用 （1）组成：通常装有琼脂凝胶，内含 KCl 或 NH₄NO₃ （2）作用： ① 使装置构成通路（替代两溶液直接接触，形成离子通路） ② 平衡电荷（作为离子库，持续供给所需离子） 5.负极的判断方法 （1）较活泼的一极（一般情况） （2）电子流出的一极 （3）化合价升高的一极 （4）发生氧化反应的一极 （5）阴离子移向的一极 6.带盐桥与不带盐桥的原电池比较 不带盐桥（如铜锌插入 CuSO₄溶液） 带盐桥（如分开的 ZnSO₄、CuSO₄溶液加盐桥） 优点 结构简单 电流稳定 缺点 放热，电流不稳定 电流较小，需定期更换盐桥 练习 1、判断下列说法是否正确 (1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极( ) (2)原电池中负极发生的反应是还原反应( ) (3)锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极( ) (4)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极( ) (5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属( ) 练习 2、如下图所示的原电池装置，、 为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是( ) A.外电路的电流方向为：→外电路→ B.B.若两电极分别为和碳棒，则为碳棒，为 C.C.若两电极都是金属，则它们的活动性为 D.D.极上发生的是还原反应， 极上发生的是氧化反应 练习 3、依据氧化还原反应： 设计的原电池如右图所示。请回答下列问题： （1）电极 的材料是_______；电解质溶液 是___________； （2）银电极为电池的___________极，电极反应为________________________； 电极上发生的电极反应为__________________； （3）外电路中的电子是从_____电极流向______电极。 练习 4、用铜片、银片、 溶液、 溶液、导线和盐桥（装有含 饱和溶液的琼胶）构成一个原电池（如下图）。以下有关该原电池的叙述正确的是( B ) ①在外电路中,电子由铜电极流向银电极 ②正极反应为 ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入 溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A.只有①② B.①②④ C.只有②③ D.①③④ 练习 6、如图是某同学设计的原电池装置： (1)电极Ⅰ上发生__________(填反应类型)，作_______(填电极名称)。 (2)电极Ⅱ的电极反应式为_________________。 (3)该原电池的总反应式为__________________________。 (4)盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是_________________________。 考点 1 原电池的构成要素 1.下列装置中，不能构成原电池的是（ ） A. Zn 片、Cu 片、稀 H₂SO₄溶液、导线 B. Cu 片、石墨、CuSO₄溶液、导线 C. Zn 片、Zn 片、稀 H₂SO₄溶液、导线 D. Fe 片、Cu 片、NaCl 溶液、导线 2.原电池的构成不需要的条件是（ ） A. 电极材料 B. 电解质溶液 C. 外接电源 D. 闭合回路 考点 2 原电池的工作原理 3.关于原电池工作时的现象，下列说法正确的是（ ） A. 电子从正极经导线流向负极 B. 电解质溶液中阳离子向负极移动 C. 负极发生氧化反应 D. 正极发生氧化反应 4.锌铜原电池（以稀 H₂SO₄为电解质溶液）中，负极的电极反应式为（ ） A. Zn - 2e⁻ = Zn²⁺ B. Cu - 2e⁻ = Cu²⁺ C. 2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑ D. Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu 考点 3 电极的判断 5.下列关于原电池负极的判断，错误的是（ ） A. 电子流出的一极 B. 发生氧化反应的一极 C. 一般为较活泼的金属 D. 阳离子移向的一极 6.在 Mg-Al-NaOH 溶液构成的原电池中，负极是（ ） A. Mg B. Al C. 水 D. 无法确定 考点 4 盐桥的作用 7.关于盐桥的作用，下列说法错误的是（ ） A. 使装置形成闭合回路 B. 平衡电解质溶液中的电荷 C. 阻止离子定向移动 D. 保证电池反应持续进行 8.原电池中加入盐桥的主要目的是（ ） A. 增强溶液的导电性 B. 单纯连通两个烧杯 C. 避免两极直接反应，使电流更稳定 D. 提高反应的速率 / 学科网（北京）股份有限公司 $$