4.1 原电池原理 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原理，以五菱新能源汽车电池为情境导入，结合习近平总书记讲话引出“化学能高效转化为电能”的驱动问题，通过知识回顾、单液原电池探究、双液原电池改进、原电池设计的脉络，衔接必修二知识，搭建递进式学习支架。 其亮点在于情境贯穿与实验驱动，以五菱案例串联教学，通过单液缺陷到双液改进的递进实验培养科学探究与创新意识，结合模型建构将抽象原理具象化，融入国家新能源战略增强科学态度与责任。学生提升实验与模型认知能力，教师可依托“教、学、评”一体化设计高效实施教学。

柳州的五菱新能源汽车产量超过80万，排全国第四。五菱用产业报国，实实在在扛起了中国智造的大旗，为科技强国战略注入了强劲的 “民族汽车力量”！ 2014年，习近平总书记在上汽集团视察时强调，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。 2024年12月31日，习近平总书记发表2025年新年贺词中提到：新能源汽车年产量首次突破1000万辆。 五菱宏光MINIEV能实现 “城市短途代步”，核心依赖动力电池将化学能转化为电能。 化学能如何高效转化为电能？ 人教版高中化学选择性必修一第四章第一节《原电池》 ——五菱新能源汽车电池探索之旅 项目式学习 《第一课时 原电池原理》 【学习目标】 1. 通过探究“五菱微型电池”的工作，掌握原电池工作原理。 2.通过对单液原电池的改进创新，提升科学探究与创新意识。 3.能根据原电池工作原理，设计简单的原电池。 构成条件 原电池是将化学能转变为电能的装置。 ①自发的氧化还原反应（原电池的总反应） ②电子导体——活泼性不同的两电极（或相同电极处于不同环境） ③离子导体——电解质溶液（或熔融电解质） ④形成闭合回路 自发氧还、两极、一液、一回路 任务一 知识回顾—衔接旧知，夯实基础 原电池 自主完成 任务一 知识回顾—衔接旧知，夯实基础 快速检测 自主完成 以下装置中,属于原电池的是　　　　。  ③⑤ 任务二 单液原电池—初探”五菱微型电池“的工作 组件 预测现象 实际现象 负极 正极 电解质 小风车 【实验任务】根据原电池工作原理，预测铜锌原电池的实验现象。 任务二 单液原电池—初探”五菱微型电池“的工作 组件 预测现象 实际现象 负极 锌片逐渐溶解变薄 正极 Cu片上有红色物质析出 电解质 溶液蓝色逐渐变浅 小风车 转动 【实验任务】小组合作，完成铜锌原电池的实验并记录现象。 任务二 单液原电池—初探”五菱微型电池“的工作 组件 预测现象 实际现象 负极 锌片逐渐溶解变薄 锌片上也有红色物质析出 正极 Cu片上有红色物质析出 Cu片上有红色物质析出 电解质 溶液蓝色逐渐变浅 溶液蓝色逐渐变浅 小风车 转动 但转动变慢了 【实验任务】小组合作，完成铜锌原电池的实验并记录现象。 任务二 单液原电池—初探”五菱微型电池“的工作 组件 实际现象 负极 锌片上也有红色物质析出 正极 Cu片上有红色物质析出 电解质 溶液蓝色逐渐变浅 小风车 但转动变慢了 【问题1】Zn片表面为何会析出Cu？ 【问题2】小风扇为何转动变慢？ Zn与Cu2+ 直接接触，发生置换反应。 Zn与Cu2+直接接触，同时同地发生电子转移，大部分化学能转变为热能；Cu附着，阻止Zn2+进入溶液，导致电子不能完全输送到铜片上，使电流减小。 单液原电池的缺点： 锌与CuSO4溶液直接接触发生置换反应，锌片上也有Cu析出，电子不能完全经过导线输送到铜片上。 解决问题的关键： 还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 如果把这个单液原电池当作“五菱微型供电装置”，小汽车很快停下来，如何改进实验装置，获得持续稳定的电流呢？ 任务二 单液原电池—初探”五菱微型电池“的工作 A ① 让Zn与CuSO4不接触 Cu Zn CuSO4溶液 A ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Cu ② 加一个合适的“桥梁” A ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Cu 有电流 盐桥 双液原电池 小组实验探究 【原电池装置的改进】 任务三 双液原电池—解决“五菱供电”稳定的问题 双液原电池工作原理 K＋ Cl- e- Zn2+ Zn Cu2＋ Cu 负极 正极 任务三 双液原电池—解决“五菱供电”稳定的问题 盐桥作用： ①形成闭合回路； ②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。 梳理双液原电池工作原理（判断正负极、电极反应式、离子移动方向） K＋ Cl- e- Zn2+ Zn Cu2＋ Cu 负极 正极 任务三 双液原电池—解决“五菱供电”稳定的问题 双液原电池工作原理 K＋ Cl- e- Zn2+ Zn Cu2＋ Cu 负极 正极 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 任务三 双液原电池—解决“五菱供电”稳定的问题 外电路： 电子导电 e− e− e− Am+ Bn− 内电路： 离子导电 发生氧化反应 发生还原反应 负极(电势低) 正极 电解质 (溶液或熔融态) 盐桥 双液原电池的工作原理 【模型建构】 双液原电池很好解决了电压电流不稳定的问题，但实际研究中发现，双液原电池电流较小，小汽车跑得慢。 五菱电池使用薄薄的隔膜代替盐桥。 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 作用是什么？请同学们课后借助AI平台进行了解。 【课堂延伸】 任务四 设计原电池—完成”五菱模拟供电“任务 根据原电池工作原理，将下列氧化还原反应设计成原电池。 2Fe3+ + 2I− == 2Fe2+ + I2 （1）分别写出氧化反应和还原反应。 （2）根据原电池构成要素，选择合适的物质或材料，并画出原电池的工作原理示意图。 氧化反应：2I- - 2e- = I2 还原反应：2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ KI溶液 FeCl3溶液 正负极材料均不参与反应，选择惰性电极石墨或金属铂。 小组讨论 2Fe3+ + 2I− == 2Fe2+ + I2 氧化反应：2I- - 2e- = I2 还原反应：2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ 任务四 设计原电池—完成”五菱模拟供电”任务 【课后作业】请同学们为五菱汽车设计一款合适的微型电池。 小组讨论 守 恒 观 失e- 失电子场 所（负极） 电子导体 （导线） 离子导体 （电解质溶液） 得电子场所 （正极材料） 电极反应物 电极产物 过程 现象 装置维度 原理维度 还原剂 氧化产物 氧化剂 得e- 还原产物 e-移动方向 阴离子 阳离子 原电池模型 【课堂小结】 Zn Cu A SO42- Cu2+ e- 1.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 自主完成 【课堂评价】 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) 阳离子交换膜 CuSO₄(aq) 自主完成 【课堂评价】 原电池的工作原理 ——基于学科大概念的项目式教学 教 学 阐 述 CONTENTS 目录 01 教材分析 教学目标 教学重难点 06 教学过程 07 教学反思 02 学情诊断 03 04 05 教学方法 06 24 01 教材分析 教材整合 大概念 大情景 大任务 大情景：习总书记发表致辞 大任务：电能与化学能的转化与实际应用 大概念：基于氧化还原反应的电能与化学能转化支撑能源与材料发展 本节内容承上启下，通过单液缺陷→双液改进→盐桥作用的逻辑链，搭建理论与应用的桥梁，是电化学知识体系的关键一环。 内容定位：人教版高中化学选择性必修一第四章第一节，深化必修二知识，衔接后续化学电源与电解池。 教学价值：引导学生认识化学在新能源领域的应用，理解科技赋能产业，培养民族自豪感与社会责任感。 02 01 03 01 教材分析 课标分析 【内容要求】 【学业要求】 01 教材分析 【教学提示】 01 教材分析 课标分析 【知识层面】 已具备氧化还原反应的知识。在必修部分初步学习原电池的工作原理，能从自身认知水平出发，设计出简单单液原电池。 【能力层面】 具备基本的实验操作（如组装装置、观察现象）和分析推理能力。 【认知障碍】 以五菱新能源汽车电池为情境，易激发探究兴趣；学习过程中，学生会对原电池三重表征感到困难。 学生对复杂电池难以从原理和装置关联的角度进行分析。 02 学情诊断 03 教学目标 通过探究简单原电池的不足和改进方案，掌握盐桥的作用；进一步深化原电池原理。 能根据反应原理设计简单的原电池。 懂 原理 建 模型 明 责任 通过对比单液/双液原电池的宏观现象，探析微观粒子运动规律。 宏观辨识与微观探析 基于实验现象（如电流表指针偏转、电极溶解等）作为“证据”，推理原电池的工作原理，构建简单原电池的认知模型。 通结合五菱新能源汽车产业案例，认识原电池技术对我国科技发展的重要意义，增强民族自豪感与科技报国的责任意识。 科学态度与社会责任 评价目标 “教、学、评”一体化 01 02 证据推理与模型认知 素养目标 30 难点 重点 1.单液原电池缺陷的优化 2.双液原电池的构成及工作原理。 原电池的设计及实际应用的关联理解。 04 教学重难点 问题导学法 情境创设法 合作交流法 实验探究法 教法 学法 以学促教 以教辅学 模型建构法 05 教学方法 32 06 教学过程 提出猜想 设计实验 分析现象 得出结论 验证 提升 情境导入，引入新课 播放习总书记新年贺词与新能源汽车生产相关视频，以 科技强国 情怀激发兴趣，引出“化学能如何高效转化为电能？”的驱动问题。 06 教学过程 创设情境 34 探究单液池 06 教学过程 创设情境 实验任务： 小组合作完成铜锌单液原电池实验， 对比 预测 与 实际 现象，发现冲突。 核心问题 1. Zn表面为何析Cu？2. 风车转动为何变慢？ 结论 Zn与Cu²⁺直接反应，电子未全部经导线，能量转化效率低，无法满足汽车需求，产生 改进动机 单液缺陷实验探究 探究单液池 06 教学过程 创设情境 【设计意图】 通过预测与实际现象的冲突，打破学生的理想化认知，让学生在发现问题中产生探究欲望； 同时将实验缺陷与汽车供电需求关联，让探究目标更具实际意义，培养学生用化学视角解决实际问题的能力。 探究单液池 06 教学过程 创设情境 学生分组动手实验，提升学生课堂参与感，同时铺垫实际应用的认知基础，如新能源汽车电池的隔膜，就类似盐桥的离子导通作用。 双液改进与盐桥作用 改进思路 让氧化剂与还原剂 不接触 ，通过“桥梁”连接。 盐桥作用 1. 形成闭合回路 2. 传导离子，平衡电荷 3. 避免直接接触 双液池创新 探究单液池 06 教学过程 创设情境 【设计意图】 在已有的原电池基础上，构建起完整的原电池理论框架（构成条件、能量转化、离子、电子流向）； 培养学生观察-分析-推理的科学探究的核心素养。 双液池创新 探究单液池 06 教学过程 创设情境 模型建构 【设计意图】 将抽象微观过程转化为具象可视模型，以模型结构串联原理要素，构建结构化认知体系，加强学生的理解和记忆； 通过模型载体让模型认知与证据推理的化学核心素养落地。 【设计意图】 1.课堂延伸，借助人工智能赋能，帮助学生理解电流小、小车跑得慢的问题。 2.更加贴近实际生活中的电源，也为后续学习化学电源做铺垫。 双液池创新 探究单液池 06 教学过程 创设情境 模型建构 双液池创新 探究单液池 06 教学过程 创设情境 模型建构 原电池应用 课堂总结 【设计意图】 通过学生谈收获，绘制原电池装置图、原理-模型二维图，提高归纳总结能力，培养学生模型认知的核心素养。 双液池创新 探究单液池 06 教学过程 创设情境 模型建构 【设计意图】 精准匹配课堂核心任务，检验与强化教学目标的达成度，并及时反馈学生对基础知识的掌握程度， 进而实现能力落地。 双液池创新 探究单液池 06 教学过程 创设情境 模型建构 原电池应用 【设计意图】 采用小组讨论的方式开展， 强化原电池知识的具体应用； 检验学生对原电池构成四要素的掌握； 提升学生科学探究与创新意识的核心素养。 【课后作业】分层设计，兼顾基础与拓展 【设计意图】 通过分层作业，兼顾不同水平学生的需求，同时呼应课堂情境，让学生在实践应用中深化对原理的理解， 落实科学态度与社会责任素养。 基础层：完成教材课后习题，巩固电极反应式书写与原电池构成判断； 提升层：结合本节课知识，为五菱汽车设计一款微型稳定供电电池； 拓展层：借助 AI 平台查询隔膜的作用，下节课分享。 教学亮点 情境贯穿，素养落地： 以五菱情境深度融合，串联导入—探究—应用—总结五环节，实现情境—问题—知识—素养的深度融合，落实核心素养。 模型建构，难点突破： 通过微观动画+实物模型+学生绘制的方式，将抽象的离子移动具象化，有效突破教学难点，同时培养模型认知能力。 实验驱动，思维递进： 设计单液缺陷—双液改进—原电池设计递进式探究，让学生在发现问题—解决问题—应用拓展的过程中，层层深入，培养实验探究与创新意识； 价值引领，家国情怀： 结合国家新能源战略与民族企业案例，让学生在学习化学知识的同时，增强民族自豪感与社会责任感，实现知识传授与价值引领的统一。 2 3 4 1 07 教学反思 45 不足之处 01 课堂评价方式单一， 主要以学生回答问题为主， 缺乏对学生探究过程的动态评价。 02 学生实验参与度不均衡， 部分学生未能亲自动手。 07 教学反思 谢谢您的耐心聆听！ $