第二单元 化学能与电能的转化 第1课时（教学课件） 化学苏教版2019选择性必修1

该高中化学课件聚焦原电池的工作原理、电极反应式书写及应用，以伏打电堆和现代化学电源问题导入，通过实验探究（单液与双液原电池对比）和问题驱动（如电流减弱原因分析）构建学习支架，帮助学生理解原电池构成、能量转化及工作机制。 其亮点在于以科学探究与实践为核心，通过实验1（单液原电池）和实验2（带盐桥双液原电池）的对比分析，培养学生证据推理能力；结合“判电极-定产物-配守恒”步骤书写电极反应式，渗透科学思维方法。内容结构化呈现（知识导航、典型范例、技能实战），助力学生提升探究能力与逻辑思维，也为教师提供核心素养导向的教学资源。

专题1 化学反应 与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化 第1课时 原电池的工作原理 苏教版2019选择性必修1 电极反应式的书写的性质 2 原电池的工作原理 1 知识导航 原电池原理的应用 3 知识导航 明·学习目标 1.以铜锌原电池为例，分析原电池的构成及工作原理，掌握原电池电极反应式的书写方法； 2.通过实验探究，分析单液原电池与双液原电池（带盐桥）的差别，理解双液原电池的优势； 3.能利用原电池原理设计具有一定功能的简单原电池。 引·新课导入 世界上第一个电池——伏打电堆 引·新课导入 现代生活离不开方便实用的化学电源。 你知道化学电池是怎样将化学能转化为电能的吗？ 01 原电池的工作原理 1.原电池工作原理的探究实验一 探·知识奥秘 一、原电池的工作原理 实验1：（1）向一只烧杯中加入1.0 mol/L CuSO4溶液30mL， 再加入适量锌粉，用温度计（或温度传感器）测量溶液的温度，观察温度的变化。（2）将锌片和铜片同时插入盛有30mL 1.0 mol/L CuSO4溶液，用电流表连接，观察电流表示数的变化。 实验结论：（1）溶液温度逐渐升高。 （2）有电流产生，随时间逐渐变弱。 思考与讨论 两次实验的能量变化有什么不同？ （1）化学能→热能 （2）化学能→电能 2.原电池的构成 探·知识奥秘 一、原电池的工作原理 写出前面实验中的电极反应式和电池总反应式。 负极（Zn）：Zn- 2e- ===Zn2＋ 正极（Cu）：Cu2+＋2e-===Cu 电池总反应式：Zn＋Cu2+===Zn2＋＋Cu 原电池的构成条件 1.有两种活动性不同的电极；2.两电极插入电解质溶液或熔融态电解质中；3.形成闭合回路；4.氧化还原反应能自发进行。 探·知识奥秘 一、原电池的工作原理 思考 实验1中虽然形成了原电池，但电流强度逐渐减弱，锌片表面也析出了铜单质，能量转化率并不高，如何解决？ 解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 探·知识奥秘 一、原电池的工作原理 实验2：向两只烧杯中分别加入30 mL 1.0 mol/LCuSO4溶液和30 mL 1.0 mol/L ZnSO4溶液，将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥两端分别插入两只烧杯内的电解质溶液中，观察实验现象。取出盐桥，再观察实验现象。 实验结论：有盐桥时有电流，取出盐桥后无电流。 3.原电池工作原理的探究实验二 探·知识奥秘 一、原电池的工作原理 盐桥： （1）定义：通常是装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子在盐桥中能移动。 （2）作用： ①形成闭合回路；②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；③避免还原剂与氧化剂直接接触，相比单液原电池能量转化率大大提高。 探·知识奥秘 一、原电池的工作原理 4.原电池的工作原理 Zn Cu ZnSO4溶液 CuSO4溶液 e- I （—） （+） 氧化反应 Zn- 2e- ===Zn2＋ 还原反应 Cu2+＋2e-===Cu Cl- K+ I Zn2＋ 负极上发生氧化反应，给出电子；正极上发生还原反应，得到电子。电流由原电池的正极流向负极，即电子由负极流向正极。内电路阳离子移向正极，阴离子移向负极。 口诀： 电子不下水（由负到正） 离子不上岸（正正负负） 电流水陆通（内外循环） 探·知识奥秘 一、原电池的工作原理 5.原电池正负极的判断方法 正极 负极 电极材料 较不活泼金属或非金属 较活泼金属 发生反应 还原反应 氧化反应 电子流向 电子流入 电子流出 反应现象 电极增重或有气体产生 不断溶解 离子流向 阳离子移向 阴离子移向 1．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(　　) A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的c（ SO42- ）减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动， 保持溶液中电荷平衡 析·典型范例 C A．甲中锌棒为正极，且逐渐溶解 B．甲中电子从锌棒流出，经硫酸 溶液到铜棒 C．甲、乙两池反应原理相同，且 一段时间后酸性都减弱 D．甲、乙中均发生氧化还原反应， 且都在锌棒附近产生大量气泡 2．关于如图所示的甲、乙两装置，下列说法正确的是(　　) 析·典型范例 C 02 电极反应式的书写 探·知识奥秘 二、电极反应式的书写 1.电极反应式的书写原则 （1）遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒 （2）遵循离子方程式的书写规则 （3）两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式 【思考与讨论】具体应该如何书写电极反应式呢？ 探·知识奥秘 二、电极反应式的书写 2.电极反应式的书写方法 (1)判电极，定产物 按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出正负极，再结合已知信息及溶液的酸碱性，判断出电极反应的产物。 (2)标价态，算得失 标出变价元素的化合价，计算得失电子的数目。 (3)看环境，配守恒 酸性溶液中可补H＋和水，碱性溶液中可补OH－和水，再依据电荷守恒和质量守恒加以配平。 探·知识奥秘 二、电极反应式的书写 (1)判电极，定产物 按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，可知Zn在负极反应，MnO2在正极反应，Zn(OH)2 为负极产物，MnO(OH)为正极产物： (2)标价态，算得失 标出变价元素的化合价，计算得失电子的数目：Zn由0价→+2价，失去2个电子，Mn 由+4价→+3价，得到1个电子： (3)看环境，配守恒 该电池为碱性环境，所以补OH-及H2O配平： 以碱性锌锰电池为例，已知电解质为KOH，总反应如下：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极：Zn → Zn(OH)2 ；正极：MnO2 → MnO(OH) 负极：Zn-2e- → Zn(OH)2 ；正极：MnO2 + e- → MnO(OH) 负极：Zn-2e-+2OH- → Zn(OH)2 ；正极：MnO2 + e- +H2O → MnO(OH)+OH- 最后两式相加看是否能得到总式。 或2MnO2 + 2e- +2H2O → 2MnO(OH)+2OH- 探·知识奥秘 二、电极反应式的书写 3.书写电极反应式的基本类型 （1）类型一：题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先判断原电池的正、负极，分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合已知条件及电解质，判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式的配平原则，写出电极反应式。 探·知识奥秘 二、电极反应式的书写 （2）类型二：题目给出原电池的总反应式 ①将总反应式改写为离子方程式，分析各元素的化合价变化情况： 找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应； 找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②依照电极反应式的一般书写方法依次写出正、负极反应式。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 (1)甲装置中正极为________，电极反应式为__________________， 负极为__________，电极反应式为________________。 1．根据如下装置图，回答问题： 析·典型范例 (1)甲装置中正极为________，电极反应式为__________________， 负极为__________，电极反应式为________________。 (2)乙装置中正极为_____，电极反应式为_________________________，负极为______，电极反应式为________________________。 Al 2H＋＋2e－===H2↑ Mg Mg－2e－===Mg2＋　 Mg 2Al-6e－+8OH- =2[Al(OH)4]- 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ Al 析·典型范例 (1)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备硫 酸铜，若将该反应设计为原电池，其负极反应式是_______________________，正极反应式是_______________________。 (2)某原电池总反应为2FeO42－＋3H2===Fe2O3＋4OH－＋H2O，在该原电池中：负极反应式是__________________________；正极反应式是__________________________________。 2、 根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式。 2Cu－4e－===2Cu2＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O 3H2－6e－＋6OH－===6H2O 2FeO42－＋5H2O＋6e－===Fe2O3＋10OH－ 03 原电池原理的应用 例：有a、b、c、d四种金属电极,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 。 三、原电池原理的应用 探·知识奥秘 1. 判断金属活动性强弱 一般情况下，负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。 d>a>b>c 实验装置     部分实验现象 电流从b极流向a极 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电子从d极流向a极 三、原电池原理的应用 探·知识奥秘 2.加快化学反应速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。 例：将等量的A、B两份锌粉装入试管中,分别加入足量的等浓度、等体积的稀硫酸,同时向装有A的试管中加入少量CuSO4溶液。如图表示产生氢气的体积V与时间t的关系,其中正确的是　(　　) D 三、原电池原理的应用 探·知识奥秘 3. 设计化学电源（电池） （1）拆反应：将电池总反应拆成两个半反应，即原电池的负极反应和正极反应。 Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2 负极：Cu - 2e- = Cu2+ 正极：2Ag+ + 2e- = 2Ag （2）定材料：确定负极材料、正极材料和电解质溶液。 负极：Cu 正极：Ag(或C） 电解质溶液：负极区：Cu(NO3)2溶液；正极区：AgNO3溶液 （3）画装置：画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液 饱和KNO3溶液 三、原电池原理的应用 探·知识奥秘 4. 金属的防护（牺牲阳极的阴极保护法） 将被保护的金属（比如钢铁）与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属（如镁、锌等）作阳极（负极），在不断被腐蚀后定期更换，而作为阴极（正极）的金属就不易被腐蚀而得到保护。此法常用于保护海轮外壳及石油管道等。 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 1．根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3＋Fe=3FeCl2 要求：(1)画出此原电池的装置图，装置采用烧杯和盐桥。 (2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。 析·典型范例 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 2．请选择适当的材料和试剂,将反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2设计成一个原电池： 析·典型范例 设计思路 负极 负极材料:　　　 负极反应物:　　　　　　　 正极 正极材料:　　　 正极反应物:　　　　　　　 电子导体:　　　 离子导体:　　　 石墨 KI溶液 石墨 FeCl3溶液 导线 盐桥 原电池的工作原理 原电池原理的应用 原电池的构成 工作原理 正负极的判断 加快反应速率 设计化学电池 金属的防护 理·核心要点 原电池的工作原理 判断金属活动性 电极反应式的书写 书写原则 书写方法 基本类型 1．某原电池装置如图所示，下列有关叙述中正确的是(　　) A. Fe作正极，发生氧化反应 B．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大 C．负极反应：2H＋＋2e－= H2↑ D．工作一段时间后，右侧烧杯中溶液质量减小 练·技能实战 B 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 2．在如图所示装置中，观察到电流表指针发生偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断如表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是(　　) 练·技能实战 C 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 A．1-氯丙烷 B．1，2-二氯丙烷 C．1-氯丙烯 D．2-氯丙烯 3．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)(　　) 练·技能实战 A．当M为FeCl3溶液、杠杆为导体时，A端低，B端高 B．当M为AgNO3溶液、杠杆为导体时，A端高，B端低 C．当M为盐酸、杠杆为导体时，A端高，B端低 D．当M为CuSO4溶液、杠杆为绝缘体时，A端低，B端高 A 4．为了探究原电池的电极名称不仅与电极材料有关,还与电解质溶液有关,某学生进行了如下实验，根据表格内容回答: 编号 电极材料 电解质溶液 电子流向 ① Mg-Al HNO3(浓) Mg→Al ② Mg-Al HCl(aq) Mg→Al ③ Mg-Al NaOH(aq) Al→Mg ④ Al-Cu HNO3(浓) Cu→Al (1)实验①中Mg作　 　(填“正极”或“负极”),发生　 　(填“氧化反应”或“还原反应”)。实验③中Mg作　 　(填“正极”或“负极”),总反应的离子方程式为　 。 (2)实验②中Al作　 　(填“正极”或“负极”)，实验④中Al电极上发生的电极反应式为 　 。 负极 氧化反应 正极 2Al+2OH-+6H2O =2[Al(OH)4]- +3H2↑ 正极 NO3- ＋2H＋＋e－= NO2↑＋H2O 练·技能实战 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019选择性必修1 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$