思考 原电池中的电能本质 课件-2025-2026学年高二上学期化学选择性必修1

这是一份高中化学期末复习课件，围绕原电池工作原理展开，通过构建“水车水流”类比模型、电极反应式书写、内外电路电流与离子移动分析等学习支架，帮助学生理解化学能转化为电能的本质，包含Zn-Cu-H₂SO₄原电池具体案例及示意图辅助讲解。 资料特色突出跨学科融合，结合物理非静电力、电势差知识解释能量转化，通过类比和具体反应体现科学思维中的模型建构与证据推理，注重宏观现象与微观本质的联系。能帮助学生深化电化学概念理解，提升科学探究能力，也为教师提供直观教学素材，助力期末高效复习。高一学生可借此建立电化学基本观念，高二学生强化综合分析能力，高三学生则能结合高考重点巩固能量转化及电极反应书写等核心考点。

Q【by zzr】 在原电池工作的过程中，由自发的氧化还原反应驱动，负极失去电子，正极又得到电子，电子得失守恒，既没有多，也没有少，那么，化学能是怎么转化为电能的呢？ 1 Q【by zzr】 1 Q【by zzr】 1 首先，让我们再次厘清化学能是如何转化为电能的。 请想象一架水车，水车上的水流按照顺时针方向流动。 在左侧，通过外力做功，增加水流的重力势能，水流从河面被运输到水车的顶端 水泵 外力做功 水流 水流 重力势能 增加 重力势能 减少 动能增加 水流 Q【by zzr】 1 在右侧，水流从水车的最高处 向下坠落，此时其重力势能减少 转化为了动能，重力对水流做功 由此，水车上的水源源不断、 循环往复地流动 水泵 外力做功 水流 水流 重力势能 增加 重力势能 减少 动能增加 水流 Q【by zzr】 1 现在，把课本上原电池的装置进行翻转，让电流沿着顺时针方向流动 Zn负极 Cu正极 +I H+ Q【by zzr】 1 把电流，看成是水流，就能比较好地理解原电池的电流流动 在原电池中电流按顺时针方向流动 左侧电解质溶液中（内电路） 带阳离子由负极向正极移动 右侧导线中（外电路） 电流由正极向负极移动 Zn负极 Cu正极 +I H+ Zn2+ Q【by zzr】 1 这种自发的电流是如何产生的呢？ 当原电池装置Zn和Cu电极相连， 在负极，存在 在正极，存在 形成闭合回路时，Zn和Cu之间 由于失电子能力（还原性）不同 Zn更容易失去电子，溶解-沉积 平衡正向移动，Zn极积累更多电子 Zn负极 Cu正极 +I H+ Zn2+ Zn – 2e- Zn2+ Cu2+ + 2e- Cu Q【by zzr】 1 Cu极的溶解-沉积平衡向沉积方向移动，平衡正向移动，由此，形成了 外电路中正极和负极之间的电势差 Cu电势高、Zn电势低 外电路，电子由Zn负极流向Cu正极， 电流由电势高的Cu正极流向电势低的Zn负极 Zn负极 Cu正极 +I H+ Zn2+ + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - e- SO4 2- Zn – 2e- Zn2+ Cu2+ + 2e- Cu Q【by zzr】 1 根据刚才的讨论，外电路中，Cu电势高、Zn电势低（产生了电压） 内电路中，如果阳离子向正极移动， 阴离子向负极移动，实际上，是分别受到正极和负极的排斥的 此时需通过一种与电场反抗的力——非静电力的做功，对抗电场力 Zn负极 Cu正极 +I H+ Zn2+ + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - e- SO4 2- Zn – 2e- Zn2+ Cu2+ + 2e- Cu Q【by zzr】 1 在Zn-Cu-H2SO4原电池中，这种非静电力，由 提供 刚刚说了，Zn表面积累的大量e-移动到Cu表面，此时，Cu电极附近溶液中大量的H+就出于还原反应的需要，得到e-，变成H2逸出，Cu电极附近的溶液中阳离子减少，呈现相对负电状态 Zn负极 Cu正极 +I H+ Zn2+ 2H+ + 2e- H2↑ + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - e- SO4 2- Zn – 2e- Zn2+ Cu2+ + 2e- Cu Q【by zzr】 1 Zn电极附近的溶液中由于累积 大量Zn2+，呈相对正电的状态， 因此，吸引SO4 来中和电荷。 最终，原电池左侧内电路中： 通过自发的氧化还原反应 Zn + 2H+ Zn2+ + H2↑ 作为水泵，通过非静电力将电流 从低电势Zn极运输到高电势Cu极 Zn负极 Cu正极 +I H+ Zn2+ + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - e- SO4 2- Zn – 2e- Zn2+ 2H+ + 2e- H2↑ 2- Q【by zzr】 1 而在右侧的外电路中，电流则从电势高Cu极，移动到电势低的Zn极 像水流一样，自发从高处往低处流 将电势能转化为其他形式的能量 形成了原电池这个由自发的氧化还原反应驱动而产生电流的【水车】 Zn负极 Cu正极 +I H+ Zn2+ + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - Zn – 2e- Zn2+ 2H+ + 2e- H2↑ 电流 化学能 减少 电势能增加 电势能减少 其他 形式 能量 增加 Q【by zzr】 1 接下来，拓展讨论一下电能如何转化成其他形式的能量 首先，达成一个共识，电子一直都存在，原电池只是让其形成电流 就像，水车中的水，也一直都存在，只是没有水车，就没有形成水流而已 电能，实际上就是电势能 就像，水车上的水，储蓄的是重力势能 Q【by zzr】 1 如果没有外接用电器（负载），原电池也不会是一个永动机 因为，自发的氧化还原反应是有限度的，不会永远持续下去 根据能量守恒定律，化学能消耗完了，电能也就失去来源了 而电子在氧化还原过程中的守恒，实际上就像水的物质守恒 原电池电势能产生的过程，就像水的重力势能增加的过程， 电子这个载体不变，但电势能会不可避免地会有部分以热量 等转化形式散失到周围环境中（还有系统熵增等） Q【by zzr】 1 【参考文献】 [1] 图文详解：电流的本质是什么？ https://mp.weixin.qq.com/s/x6dTmbtRxkOkWsLP2k77Xw [2] 电流的本质终于揭晓！电流不是电子的移动，而是电场的能量传递！ https://mp.weixin.qq.com/s/kCGCPHXQpa39RC7Ch_2qMA [3] 关于 电流电压电子的若干思考 2 https://mp.weixin.qq.com/s/l-Ve-_C58p8w2ma-EK7hVA [4] 电子是负电荷吗？ https://mp.weixin.qq.com/s/JN-dOgklNz31CnVfYYvV1w [5]电能是什么？它是靠电流输送的吗？也许你全错了！ https://mp.weixin.qq.com/s/AxTBDMPmCA6a-pkEnwRGMQ [6] 必修3关键问题梳理 12.1 电路中的能量转化 https://mp.weixin.qq.com/s/m4S6rPKjKbwb8LOCOJqKSQ 1 Q2【by lzq】 在物理书里面，单位时间内横截面中的电流大小，与正负 1 Q3【by 课堂的大家】 阳极氧化法保护Fe，在钝化电位之后为什么又重新产生电流了呢？ 1 Q3【by 课堂的大家】 阳极氧化法保护Fe，在钝化电位之后为什么又重新产生电流了呢？ 1 Q4【by 课后习题疑问】 化学中的电池容量和物理的电池容量是一个东西吗？ （2024年6月浙江卷） 1 $