6.3.1 化学能转化为电能 2025-2026学年高一下学期化学苏教版（2019）必修第二册

5.3.1 化学能转化为电能 导学案 （2025-2026 学年高一下学期 苏教版必修第二册） 一、学习导航 （一）核心素养目标 素养维度 具体目标 科学探究与创新意识 通过设计对比实验，探究化学能转化为电能的条件，体验科学探究的基本流程；能改进简易电池装置，提升创新思维 宏观辨识与微观探析 能观察原电池的宏观现象（如电流表偏转、电极变化），辨析电子转移、离子移动的微观过程 变化观念与平衡思想 理解氧化还原反应与电能产生的内在联系，认识化学能向电能转化的本质是电子的定向转移 科学态度与社会责任 了解电池的发展历程与实际应用，认识废旧电池的环境影响，树立绿色能源意识 （二）学习重难点 1. 重点：原电池的工作原理、构成条件；电极反应式的书写 1. 难点：氧化还原反应与电子定向转移的关联；原电池微观过程的理解 （三）预习清单 1. 回顾氧化还原反应的本质：；电解质溶液的导电性原理： 1. 生活中常见的电池有______（举 3 例），它们共同的功能是______ 1. 尝试用柠檬、铜片、锌片、导线制作简易电池，观察能否点亮 LED 灯（记录现象及疑问） 二、预习导学：从生活到化学 （一）生活观察 场景 能量转化形式 推测原理 手机充电 电能→化学能 电解反应 手电筒发光 ？ ？ 电动车行驶 ？ ？ （二）思维热身 1. 为什么燃烧反应能放热却不能产生电流？（提示：从电子转移角度分析） 1. 若要让化学反应产生电流，需解决哪两个关键问题？ 三、课堂探究：解密 “化学发电” 的奥秘 （一）破题实验：铜锌原电池的构建 实验 1：初探电流的产生 实验装置 操作步骤 实验现象 结论与思考 装置①：锌片插入稀硫酸 观察锌片表面及溶液变化 锌片溶解，产生气泡 反应：Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑，该反应______（填 “有” 或 “无”）电子转移 装置②：锌片、铜片平行插入稀硫酸（不接触） 分别观察两金属片现象 锌片溶解、产气泡；铜片无明显现象 铜与稀硫酸______（填 “能” 或 “不能”）反应 装置③：导线连接锌片、铜片后插入稀硫酸，中间串联电流表 观察电流表指针及两电极 指针偏转，铜片表面产生气泡 该装置______（填 “产生” 或 “未产生”）电流，化学能转化为______ 实验 2：探究原电池的构成条件 小组合作完成对比实验，记录现象并总结条件： 实验序号 电极材料 电解质溶液 电路连接 电流表偏转 结论 1 锌片、铜片 稀硫酸 导线连接 是 ？ 2 铜片、铜片 稀硫酸 导线连接 否 ？ 3 锌片、铜片 酒精 导线连接 否 ？ 4 锌片、铜片 稀硫酸 不连接导线 否 ？ 归纳：原电池的构成需满足 4 个条件： 1. ______（不同活泼性的两种金属或导电非金属） 1. ______（能电离出自由移动离子的溶液） 1. ______（形成闭合回路） 1. ______（能自发进行的氧化还原反应） （二）原理深挖：电子的 “旅行” 路线 1. 微观过程分析（结合下图思考）： 1. 负极（锌片）：______反应，Zn 失去电子变为 Zn²⁺，电子经______流向正极 1. 正极（铜片）：______反应，H⁺在铜片表面得到电子变为 H₂ 1. 电解质溶液中：______离子向负极移动，______离子向正极移动，维持溶液电中性 1. 电极反应式书写（以铜锌原电池为例）： 1. 负极（氧化反应）：______ 1. 正极（还原反应）：______ 1. 总反应式：______ 1. 思考辨析：为什么电子不直接在锌片表面与 H⁺结合，而要经导线流向铜片？（提示：从能量角度分析） （三）进阶探究：水果电池的优化 1. 利用课前制作的柠檬电池（铜片、锌片为电极），完成以下探究： 1. 测量单节柠檬电池的电压（约______V） 1. 将 3 节柠檬电池串联（注意电极连接方式：锌片接铜片），再测电压（约______V），观察 LED 灯是否点亮 1. 尝试更换电极材料（如铁钉、铝片）或电解质载体（土豆、苹果），记录电压变化 1. 原理关联：水果电池中，______相当于电解质溶液，______为负极（较活泼金属），______为正极，其工作原理与铜锌原电池一致。 四、知识梳理：构建原电池认知体系 （一）核心概念 1. 原电池：将______能直接转化为______能的装置 1. 电极判断： 电极类型 活泼性 发生反应 电子流向 负极 较活泼 氧化反应 流出 正极 较不活泼 还原反应 流入 （二）工作原理示意图 五、巩固提升：从原理到应用 （一）基础过关 1. 下列装置能构成原电池的是（ ） A. 铜片、铁片放入蔗糖溶液 B. 锌片、铜片放入稀盐酸 C. 铜片、银片放入稀硫酸 D. 锌片、锌片放入稀硫酸 1. 写出铁铜原电池（电解质为稀盐酸）的电极反应式： 负极：______ 正极：______ 总反应：______ （二）能力提升 1. 某原电池工作时，负极质量减轻，正极有红色物质析出，电解质溶液为蓝色，该原电池可能的组成是（ ） A. 负极：Zn 正极：Cu 电解质：CuSO₄ B. 负极：Cu 正极：Ag 电解质：AgNO₃ C. 负极：Fe 正极：Cu 电解质：HCl D. 负极：Ag 正极：Zn 电解质：CuCl₂ 1. 解释生活现象：为什么用导线连接的铁制品和铜制品在潮湿环境中，铁制品更易生锈？ （三）拓展应用 1. 废旧电池中含有重金属离子（如 Hg²⁺、Cd²⁺），随意丢弃会污染土壤和水源。结合原电池原理，分析废旧电池回收的重要性，并提出 2 条回收建议。 六、拓展延伸：电池的前世今生 （一）科学史话 1800 年，伏打发明了世界上第一个化学电源 —— 伏打电堆，解决了伽伐尼 “青蛙腿抽搐” 实验的争议，证明了化学能可转化为电能。伏打电堆由锌片和铜片交替叠加，中间夹浸盐水的布片构成，其原理与我们探究的原电池一致。 （二）科技前沿 1. 锂离子电池：广泛应用于手机、电动车，特点是能量密度高、可充电（反应可逆向进行） 1. 燃料电池：以氢气、甲烷等为燃料，直接将化学能转化为电能，产物为水，无污染，是未来清洁能源的重要方向 （三）跨学科链接 结合物理学科中 “电路” 知识，分析原电池中 “电源、导线、用电器、电解质溶液” 分别对应电路的哪些组成部分？ 七、课后作业 1. 必做：完成教材习题 1-5，整理原电池构成条件及电极反应式书写规律 1. 选做：设计 “家庭版高效水果电池”，探究电极材料、电解质浓度对电池性能的影响，撰写简短实验报告（包含实验目的、步骤、数据、结论） 1. 实践：调查家中废旧电池的处理方式，向家人宣传废旧电池回收知识 —　1　— 学科网（北京）股份有限公司 $