4.1.1原电池的工作原理 教学设计-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦原电池工作原理，以AI演示伏打电池创设情境，通过复习单液原电池原理及构成条件搭建认知支架，衔接氧化还原反应电子转移规律，为后续电化学知识铺垫。 特色在于融合科学探究与宏微结合，用“伏打电池+水果电池”演示强化直观认知，“动画+模型”分层呈现微观过程，设计电极替换等进阶实验培养科学思维，助力学生建立宏微关联，为教师提供分层教学与实验创新方案。

4.1.1原电池的工作原理 1、 教材分析 本节选自人教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》，是电化学的入门内容，承接氧化还原反应的电子转移规律，为后续电解池、金属腐蚀与防护、新型电池等知识奠定基础。教材以“化学能与电能的转化”为核心，紧扣能量守恒定律，既是对化学反应能量变化的延伸，也是联系化学与生活、工业生产的重要纽带（如电池、新能源技术）。 二、学情分析 1.已有知识储备：学生已掌握氧化还原反应的本质（电子转移）、氧化剂与还原剂的判断、金属活动性顺序，以及电解质溶液的导电性原理，具备理解“化学能→电能”转化的理论基础。 2.知识衔接薄弱点：部分学生对“电子转移的方向与数目判断”“离子在溶液中的移动规律”掌握不扎实，且未建立“氧化还原反应与电化学现象”的关联认知，易在电极反应式书写、正负极判断时出现混淆。 3.思维发展阶段：高中学生处于“具体形象思维向抽象逻辑思维过渡”的关键期，对宏观实验现象（如电流表偏转、气泡产生）的观察和归纳能力较强，但对微观过程（电子转移、离子迁移）的想象和理解存在困难，需要可视化素材（动画、模型）辅助。 三、学科素养目标 1.宏观辨识与微观探析 能通过宏观实验现象（电流表偏转、电极气泡产生、材料溶解）辨识原电池的工作特征； 能从微观层面（电子转移、离子定向迁移）解释宏观现象的本质，建立“宏观现象—微观本质”的关联认知。 2.变化观念与平衡思想 认识原电池的本质是氧化还原反应的定向进行，理解化学能向电能转化的能量变化规律。 四、教学重难点 1．构成原电池的基本条件； 2．原电池的工作原理学习与模型建立； 3．简单电极反应式和总反应方程式的书写 五、上课准备 PPT、AI演示、课堂演示实验 六、教学过程 活动一 新课导入 AI展示伏打电池，引起学生兴趣，自然的引出本节课的主题——原电池的工作原理。回顾探究单液原电池，复习反应原理，电池的构成条件。 原电池的概念：将化学能转化为电能的装置 构成原电池的基本条件： 两极：能够导电的电极（正负极） 一液：电解质溶液或熔融电解质 导线：形成闭合回路 反应：自发发生氧化还原反应 两极一液一线一反应 活动二·探究锌铜原电池的工作原理。 单液原电池 负极： 氧化反应 Zn-2e-=Zn2+ 电子流向： 负极→正极 正极： 还原反应 Cu2++2e-=Cu 电流流向： 正极→负极 电池总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 切记：电子不下水，离子不上岸。 思考 1、 如何避免Zn和Cu2+直接接触？ 2、 如何解决电池效率低，电流不稳定的问题？ 根据实验探究回答下列问题： 1、 盐桥的组成(装有含KCl饱和溶液的琼脂)中离子移动方向，Cl-移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液。 2、 盐桥的作用原电池装置中盐桥连接两个“半电池装置”,其中盐桥的作用有三种: ①连接内电路,通过离子的定向移动,构成闭合回路; ②隔绝正、负极反应物,避免直接接触,导致电流不稳定; ③维持电极区溶液的电荷平衡。 课堂检测 1.某单液原电池的总反应为Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，下列关于该反应的电池设计正确的是 A.正极材料为Cu，电解质溶液为CuCl2 B.负极材料为Ag，电解质溶液为AgNO3 C.正极材料为C，电解质溶液为AgNO3 D.负极材料为Cu，电解质溶液为CuSO4 答案：C 2.下列装置能组成原电池的是 答案C 3. 用铜片、银片、CuSO4溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池。下列有关该原电池的叙述正确的是 ①铜电极的质量减少 ②正极反应为Ag＋＋e－===Ag ③在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ④实验过程中取出盐桥， 原电池仍继续工作 A. ①② B.②③ C.②④ D.③④ 答案：A 设计制作原电池装置 思考与交流 利用反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，设计一个原电池装置。 (1) 在下图方框中画出两种原电池装置图，标明电极材料和电解质溶液。 (2)写出电极反应式。 负极：Cu－2e－===Cu2＋。 正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 （3）总反应式 Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 原电池原理的四大应用 (1)比较金属的活动性强弱 原电池中,活动性较强的金属一般作负极,活动性较弱的金属(或导电的非金属)一般作正极。 (2)加快化学反应速率 氧化还原反应形成原电池时,反应速率加快。 (3)用于金属的防护 （4）判断原电池正负极的方法 7、 课堂小结 1、原电池的工作原理 2、原电池中电极反应式的书写 体验高考 1. [2022·湖南卷] 海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 ( ) A.海水起电解质溶液作用 B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e- =2OH-+H2↑ C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D.该锂-海水电池属于一次电池 答案：B 8、 板书设计 4.1.1原电池的工作原理 9、 教学反思 1.情境化导入的深度挖掘：本次教学以“伏打电池”视频导入，相较于传统的手电筒、手机电池案例，更能贴合高中学生对前沿科技的兴趣，后续课堂反馈显示，学生主动提问“电池如何持续产生电流”“为何不用锌铜做汽车电池”等问题，说明情境设计有效激发了探究欲。建议后续可补充“水果电池点亮LED灯”的课堂演示，将生活化素材与科技案例结合，强化“化学能→电能”的直观认知。 2.微观可视化的分层应用：针对不同层次学生，采用“动态动画+实物模型”双重呈现：基础层学生通过动画观察电子转移、离子迁移的整体过程；提升层学生结合球棍模型模拟电极反应中原子的电子得失，有效突破“电子不进入电解质溶液”这一易错点。课后调研发现，85%的学生认为“模型+动画”的组合比单一课件更易理解微观原理。 3.实验探究的进阶设计：在基础对比实验（锌片直接反应vs闭合回路反应）后，增加“替换电极（如锌片换铁片、铜片换碳棒）”“更换电解质（稀硫酸换蔗糖溶液）”的拓展实验，让学生自主验证“电极活动性差异”“电解质导电性”等构成条件，培养控制变量法的应用能力。部分学生通过实验发现“碳棒作正极时无气泡产生”，进而主动提问“正极反应是否与电极材料有关”，实现从“被动观察”到“主动探究”的转变。 学科网（北京）股份有限公司 $