4.1.1 原电池工作原理 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦原电池工作原理，从生活中常见化学电源导入，通过旧知回顾构成条件，结合实验4-1分析单液电池现象与缺点，进而改进为双液电池，构建“问题-分析-改进”的学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心，通过现象对比表格和问题驱动分析电流衰减原因，结合科学思维建构双液电池工作模型，课堂小结提炼原电池认知模型。融入科学探究与实践素养，如思考讨论绘图活动，助力学生提升宏观微观探析能力，也为教师提供系统教学资源，便于实施素养导向教学。

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第一课时 原电池工作原理 教学目标 1、掌握原电池的工作原理，简单电池的设计。 2、通过对单液原电池的综合分析及对其缺点的优化改进，了解盐桥的神奇作用。 3、掌握双液原电池的工作原理及其应用与改进。 4、宏观辨识与微观探析：以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。 5、变化观念与平衡思想：进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的过程变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性。 生活中常见的化学电源 引入 构成原电池的条件 旧知回顾 （1）自发进行的氧化还原反应； （2）两个活动性不同的电极； （3）电解质溶液（或熔融电解质）； （4）形成闭合回路 外电路：导线作电子导体 内电路：电解质溶液作离子导体 单液电池的工作原理 实验4-1 一 【实验现象分析】 预测的现象 实验观察到的现象 锌片逐渐溶解 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 锌片也表面有红色物质生成 “锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减” 的原因？ 一 单液电池的工作原理 “锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减” 的原因？ 现象 原因 后果 锌片表面附着红色固体 电流逐渐 衰减 Zn与Cu2+直接接触发生反应； 锌与CuSO4溶液的接触面积减少，同时随着反应进行电解液中离子浓度明显降低，电流逐渐衰减明显 【现象分析】 （1）能量转换角度：化学能仍有部分以热能形式散失，从而能量转化效率较低 （2）对用电器工作的影响：电流不断衰减，从而电能输出不稳定，用电器无法正常工作 一 单液电池的工作原理 稀硫酸 锌片 铜片 Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 负极 发生溶解 2H++2e－=H2↑ 还原反应 正极 产生气泡 外电路 内电路 负极 沿导线 正极 正极 沿导线 负极 电子流向： 电流方向： 阳离子 正极 阴离子 负极 原电池总反应：_____________________ 电子不下水，离子不上岸 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 一 单液电池的工作原理 原电池工作原理 现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转 电极 Zn电极 Cu电极 电极名称 负极 正极 得失电子 失电子 得电子 电子流向 流出 流入 反应类型 氧化反应 还原反应 电极反应式 Zn－2e－==Zn2＋ Cu2＋＋2e－==Cu 总反应式 Zn＋Cu2＋==Zn2＋＋Cu (以锌铜原电池为例) 一 单液电池的工作原理 下列所示装置是否能构成原电池将化学能转化为电能？请说明理由。 学以致用 单液原电池的缺点 ① 锌与CuSO4溶液直接接触，可发生置换反应，导致部分化学能转为热能。 ② 工作时，锌片上也有Cu析出，原电池的电动势很快降低，电压不稳定；电子不能完全经过导线输送到铜片上，电流衰减明显。 解决问题的关键： 还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 如何改进实验装置，获得持续稳定的电流呢？ A 原电池装置的改进 ① 还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 Cu Zn CuSO4溶液 A ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Cu 没有电流 ② 加一个合适的“桥梁”沟通两种电解质溶液 A ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Cu 有电流 盐桥 电解质溶液和电极材料的选择：烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。盐桥与电解质溶液接触，因此盐桥中电解质与烧杯中的电解质不能相互反应；同时，要选取阴阳离子移动速度接近的电解质。 盐桥：一种凝胶态的离子导体，通常是将浸泡了KCl饱和溶液的琼胶装在U型管中；离子可在其中自由移动。 (1)特点： ① 盐桥中的K+、Cl− 可以自由移动 ② 琼胶起到固定作用，防止KCl溶液流出来。 ③ 离子只出不进。 A e- ZnSO4溶液 CuSO4溶液 + Zn Cu 电流表 盐桥 图4-1锌铜原电池示意图 双液原电池及其工作原理 二 (2)作用： ①连接两个半电池，形成闭合回路； ②传导离子，平衡电荷，保持溶液的电中性； ③避免还原剂与氧化剂直接接触，减少电流衰减， 放电更持久，提高电池的工作效率。 K＋ Cl- e- Zn2+ Zn Cu2＋ Cu 负极 正极 含负极对应金属离子的盐溶液 含正极对应金属离子的盐溶液 总反应：Zn + Cu2+＝Cu + Zn2+ K+ 向正极移动 Cl− 向负极移动 负极(氧化反应)： Zn − 2e− = Zn2+ 正极(还原反应)： Cu2+ + 2e− = Cu 双液原电池及其工作原理 二 【思考讨论】 请同学们结合图4-1绘制原电池工作原理的示意图，并与同学交流。 1、注明原电池的组成。 2、标明氧化反应和还原反应发生区域。 3、标明电子的运动方向和阴阳离子的迁移方向。 【模型深化】 双液原电池的工作原理 把氧化反应和还原反应完全分开在不同区域进行，通过盐桥连接，从而提高能量转化效率，获得持续的电流，原电池可对外输出电能。 内电路：阳（正）离子移向正极，阴（负）离子移向负极。 电子不下水 离子不上岸 原电池正、负极的判断方法 课堂延伸 注意：在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑电解质溶液的特点。 课堂小结 建构原电池认知模型 失电子场所 （负极） 电子导体 离子导体 得电子场所 （正极） 装置维度 电极 反应物 微观过程 电极产物 锌片 导线 电解质溶液 铜片 还原剂 氧化产物 氧化剂 还原产物 失电子 得电子 阳离子移向 阴离子移向 电子移动方向 电流移动方向 原理维度 请回答下列问题： (1)电极X的材料是____， 电解质溶液Y是_____________。 (2)银电极的电极反应式是_________________； X电极的电极反应式是________________。 (3)外电路中的电子是从___________极流向___________极。 (4)该原电池的正极是____，还可以选用____________等材料。 铜 AgNO3溶液 2Ag+＋2e− ＝2Ag Cu − 2e− ＝Cu2+ 负(或铜) 正(或银) 银 铂、石墨 1. 依据氧化还原反应：Cu＋2Ag+＝Cu2+＋2Ag 设计的原电池如图所示。 随堂练习 2、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. 电子从锌极经过导线移向铜极 B. 铜电极上发生反应Cu − 2e− ＝Cu2+ C. 电池工作一段时间后，乙池的c(SO42−)减小 D. 电池工作一段时间后，甲池的c(Zn²+)增加 A ZnSO₄(aq) CuSO₄(aq) 阳离子交换膜 随堂练习 3、（安徽高考题）高密度储能电池锌溴电池如图所示，总反应为 Zn + Br2＝ZnBr2 。下列说法错误的是（ ） A．电极M为正极 B．负极的电极反应式为 Zn − 2e− ＝Zn2+ C．随着放电的进行，ZnBr2溶液的浓度减小 D．每转移2 mol 电子，理论上有 1 mol Zn2+通过离子交换膜 C 随堂练习 4、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有含KCl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(　　) ①在外电路中，电子由铜电极流向银电极 ②正极反应为 Ag+ + e− ＝Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3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 B 随堂练习 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 $