基于模型构建的电池探究之旅 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦原电池原理、构成要素及模型构建，以“是谁‘推’动了电流表的指针”设问引课，从电流实质、氧化还原反应切入，通过铜锌原电池实验及“铜是否为反应物”等问题链搭建支架，引导学生从现象到本质理解化学能转化为电能的过程。 其亮点在于以“析·源-解·构-践·行”为主线，融合科学探究与实践（控制变量法验证电极材料、电解质等构成要素）和科学思维（构建含电极反应、电子/离子移动的认知模型）。例如学生分组实验验证不同电极组合、溶液类型对电流的影响，结合微观分析形成模型，课后水果电池作业联系生活，既提升学生探究能力，也为教师提供结构化实践教学方案。

基于模型构建的电池探究之旅 小小电池，大大奥秘 作者编号：35004 引课：是谁“推”动了电流表的指针 想一想： 1.电流的实质是什么？ 2.哪些化学反应中有电子的转移？ 3.怎样的化学反应能实现化学能转化为电能的设想？ 氧化还原反应有电子的转移 自发进行的氧化还原反应 电子的定向移动 环节一：析∙源——谈本穷理，解锁能量密码 作者编号：35004 Cu Zn 稀H2SO4 序号 实验步骤 实验装置 实验现象 结论或解释 Ⅰ 将锌片、铜片插入盛稀硫酸的塑料槽中，观察现象。 Ⅱ 用导线在锌片和铜片间串联一个电流表G ，观察电流表指针是否偏转。 环节一：析∙源——谈本穷理，解锁能量密码 请根据给出的药品和仪器，探究将化学能转化为电能的装置，实验时要 注意观察和记录实验现象，尝试用离子方程式解释原因。 实验探究： Cu Zn 稀H2SO4 实验药品：锌片、铜片、1mol/L稀硫酸 实验仪器：导线、电流表、塑料槽、洗瓶 锌片表面有气泡 Zn+2H+ = Zn2++H2↑ 2e- 铜片上有气泡， 锌失去电子：Zn – 2e- = Zn2+，电子经导线流向铜片， H+在铜片上得电子被还原生成H2：2H+ + 2e- = H2↑。 说明产生H2（还原反应）的位置发生了改变 有电流产生。 将化学能转化为电能的装置 铜与稀硫酸不反应 铜片表面无明显现象 电流计指针偏转 组内分工合作 问题1：铜是反应物吗？ 问题2：锌如何将电子转移给H＋？ 作者编号：35004 锌片 铜片 稀硫酸 环节一：析∙源——谈本穷理，解锁能量密码 Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+ 静电作用 Zn-2e-=Zn2+ 还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应 还原剂失去的电子从锌极流出 流入铜极 经外电路 2H+ +2e- =H2 氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应 阳离子 正极 阴离子 负极 电流方向 负极 正极 内电路 原电池 ⑴定义：把化学能转化为电能的装置 ⑵本质：有自发的氧化还原反应 3.原电池的工作原理 负极 正极 Zn-2e-=Zn2+ 2H+ +2e- =H2 还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应 氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应 还原剂失去的电子从锌极流出 流入铜极 经外电路 Zn2+ H+ SO42- 电流方向 环节一：析∙源——谈本穷理，解锁能量密码 阳离子 正极 阴离子 负极 内电路 锌片 负极 铜片 正极 失e-,沿导线传递 电池溶液 阴离子 阳离子 氧化反应 还原反应 电子导体 离子导体 铜锌原电池的工作原理认知模型 环节一：析∙源——谈本穷理，解锁能量密码 H+ SO42- Zn－2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ 自发的氧化还原反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 电解质溶液 原电池的实质： 通过装置使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，可以使氧化反应反应中转移的电子通过导体发生定向移动，形成电流，从而实现化学能向电能的转化。 环节二：解∙构——拆解要素，构建认知模型 锌片 负极 铜片 正极 失e-,沿导线传递 电解质溶液 氧化反应 还原反应 电子导体 离子导体 环节二：解∙构——拆解要素，构建认知模型 H+ SO42- 铜锌原电池的工作原理 原电池的构成要素 设计实验 Zn－2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ ①自发的氧化还原反应 ②两个导电的电极材料 ③电解质溶液 ④形成闭合回路 自发的氧化还原反应 两个电极 电解质溶液 闭合回路 猜想 验证 猜想 实验内容 设计实验 实验方法 自发进行的 氧化还原反应 两个导电的 电极材料 有电解质溶液 形成闭合回路 改变化学反应类型 改变电极材料 改变电池溶液 改变回路 Cu/稀H2SO4/Zn Cu/稀H2SO4/C Cu/稀H2SO4/Zn C/稀H2SO4/Zn Zn/稀H2SO4/Zn Cu/稀H2SO4/Zn Cu/酒精/Zn Cu/稀H2SO4/Zn Cu/稀H2SO4/Zn 开路 控制变量法 当事物受到多因素影响时，在实验时每次只改变一个目标因素而控制其他因素不变，以分析该因素对结果的影响。 实验药品： 锌片×2、铜片、碳棒、稀硫酸、酒精 实验仪器： 导线、电流表、塑料槽、洗瓶、废液缸 环节二：解∙构——拆解要素，构建认知模型 闭路 稀硫酸 C Zn G Cu Zn 酒精 G G 稀硫酸 Zn Cu 稀硫酸 Cu C G 稀硫酸 Cu Zn G 稀硫酸 Cu Zn G 稀硫酸 Cu Zn G 稀硫酸 Cu Zn G 实验验证 实验1：探究对反应类型的要求 实验2：探究电极材料 实验3：探究电池溶液 实验4：探究是否形成闭合回路 温馨提示： ①组内分工，操作员2人，记录员1人。 ②若使用不同电池溶液，每两次实验之间须把电极冲洗干净。 稀硫酸 Zn Zn G 环节二：解∙构——拆解要素，构建认知模型 √ √ √ √ 猜想 实验现象 结论 自发进行的 氧化还原反应 两个导电的 电极材料 有电解质溶液 形成闭合回路 Cu/稀H2SO4/Zn Cu/稀H2SO4/C Cu/稀H2SO4/Zn C/稀H2SO4/Zn Zn/稀H2SO4/Zn Cu/稀H2SO4/Zn Cu/酒精/Zn Cu/稀H2SO4/Zn 闭路 Cu/稀H2SO4/Zn 开路 自发进行的氧化还原反应 活泼性不同的两个电极材料 有电解质溶液 形成闭合回路 电流表指针发生偏转 电流表指针发生偏转 电流表指针发生偏转 电流表指针发生偏转 无现象 电流表指针发生偏转 无现象 无现象 无现象 原电池的构成要素： 环节二：解∙构——拆解要素，构建认知模型 负极 材料 正极 材料 失e- 阴离子 阳离子 氧化反应 还原反应 电子导体 离子导体 自发的氧化还原反应 电解质溶液 环节二：解∙构——拆解要素，构建认知模型 还原剂 氧化剂 构建原电池的认知模型 环节二：解∙构——拆解要素，构建认知模型 定义 工作原理 构成要素 认知模型 特殊 一般 课堂小结 干电池 蓄电池 燃料电池 锂离子电池 石墨烯电池 钠离子电池 ...... 开发创造 1887年便携的干电池 1859年铅酸蓄电池 （储存电能） 1889年燃料电池 新型电池 环节三：践∙行——学以致用，探索电池应用 从口袋到太空，人类走到哪，电池就跟到哪！ 1780年“青蛙实验”生物电 1800年伏打电堆 1836年丹尼尔电池 （双液原电池） 1991年锂离子电池 负极 LixCy 在现代生活、生产、科学研究以及科学技术的发展中，电池发挥的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船，小到电脑、电话、手机等，都离不开各种各样的电池。丹尼尔发明了世界上第一个实用电池，并用于早期铁路信号灯。 课后作业——“果”然有电：探究水果电池的奥秘 1、利用身边的水果制作水果电池，探究影响水果电池电流大小的因素？ 实验建议： ①材料探究：保持其他条件不变，更换正负极金属片（如铜-锌、铜-铁、铜-铝）， 探究电极材料活泼性差异对电流的影响。 ②介质探究：选用不同酸度或汁液含量的水果/蔬菜（如柠檬、番茄、土豆）， 探究电解质溶液对电流的影响。 ③结构探究：改变两个电极之间的距离，探究其对电流大小的影响。 ④电路探究：尝试将多个水果电池进行串联或并联，观察总电压和总电流的变化， 并尝试点亮不同颜色的LED灯。 2、完成达标训练 课堂练习 1、几位同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如下表所示： 实验编号 水果种类 电极间距离/cm 电流/ 1 番茄 1 98.7 2 番茄 2 72.5 3 苹果 2 27.2 下列说法错误的是 A．该实验的目的是探究水果种类和电极间的距离对水果电池电流的影响 B．该实验所用装置中，负极的材料是铜片 C．编号是2和3的实验能表明水果种类对电流大小有影响 D．电极材料的横截面积、电极插入水果的深度均可能影响电池电流大小 B 2、一种“海水电池”的装置如图所示，当电池浸入海水中，灯泡开始发亮。下列说法正确的是 A．海绵作为电解质 B．铝片得电子 C．将海水换成食盐水，电池也能工作 D．该装置能将电能转化为化学能 课堂练习 C 3、下列过程能将化学能转化为电能的是 A．A B．B C．C D．D A．电解水 B．锌锰电池工作 C．天然气燃烧 D．硅太阳能电池发电 课堂练习 B 4、如图为发光二极管连接柠檬电池。下列说法不正确的是   课堂练习 B 5．如图所示进行实验，下列说法不正确的是 A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能 C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转 D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－= Zn2＋ 课堂练习 B 6.下列图示的装置属于原电池的是 (　　) A.③④⑤⑥ B.③④⑥⑦ C.③④⑤⑦⑧ D.③④⑤⑥⑦⑧ B 课堂练习 负极 材料 正极 材料 失e- 氧化反应 还原反应 电子导体 离子导体 阳离子 阴离子 构建原电池的认知模型 自发的氧化还原反应 电解质溶液 原电池的实质： 通过装置使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，可以使氧化反应反应中转移的电子通过导体发生定向移动，形成电流，从而实现化学能向电能的转化。 还原剂 氧化剂 环节二：解∙构——拆解要素，构建认知模型 铜锌原电池的工作原理认知模型 锌片 负极 铜片 正极 失e-,沿导线传递 氧化反应 还原反应 电子导体 离子导体 H+ SO42- Zn+2H+=Zn2++H2↑ 电解质溶液 ①自发的氧化还原反应 ②活泼性不同的两个电极材料 ③有电解质溶液 ④形成闭合回路 原电池的构成要素： Zn－2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ 环节二：解∙构——拆解要素，构建认知模型 $