1.2 化学能与电能的转化 第1课时（教学课件）化学苏教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦原电池的工作原理，涵盖构成条件、正负极判断、电极反应式书写及应用。以“水动力”盐水灯情境导入，通过回顾铜锌原电池旧知，实验探究单液电池缺陷，引出双液电池及盐桥作用，构建“回顾-探究-应用”的学习支架。 其亮点在于以真实情境激发科学态度与责任，通过单液与双液电池实验对比培养科学探究与实践能力，分层研学结合典例剖析深化科学思维。知识总结系统，当堂诊学及时反馈，助力学生构建化学观念，教师可高效开展教学。

苏教版选择性必修 1 专题1 化学反应与能量 第1课时 原电池的工作原理 第二单元 化学能与电能的转化 1 电极方程式的书写 2 原电池的工作原理 1 3 原电池工作原理的应用 学习内容导览 2 1. 理解原电池的定义、构成条件与核心工作原理；学会准确判断原电池的正负极，掌握电极反应式的书写方法。 2. 通过实验探究，分析单液原电池与双液原电池（带盐桥）的差别，理解双液原电池的优势； 重点：原电池的核心工作原理、电极反应方程式的书写、双液电池的优势和原电池原理的应用。 难点：电极反应方程式的书写和原电池原理的应用。 素养锚定·课标定位 在菲律宾的偏远岛屿，科学家研发出一款颠覆传统的照明神器——盐水LED灯。它无需充电，也不用干电池，只需向灯中倒入一杯水和两茶匙盐，LED灯就能立刻被点亮，并且可以持续照明长达8小时！这不仅解决了无电地区的照明难题，更是一个将化学能转化为电能的绝佳范例。 看似普通的盐水，为何能成为源源不断的能量来源？这种能量转化的过程中，究竟发生了怎样的化学反应？这背后，藏着我们今天要探索的核心奥秘。 来自海洋的光明 神奇的“水动力”盐水灯 情境启思·任务缘起 原电池的工作原理 01 5 一、原电池的工作原理 任务一 回顾旧知！ 思考：请大家想想上学期所学的原电池，写出铜锌原电池的电极反应，讨论其装置特点和形成条件。 负极（Zn）：Zn- 2e- ===Zn2＋ 正极（Cu）：Cu2+＋2e-===Cu 电池总反应式：Zn＋Cu2+===Zn2＋＋Cu 分层研学·探理悟新 一、原电池的工作原理 任务一 回顾旧知！ 1.有两种活动性不同的电极； 2.两电极插入电解质溶液或熔融态电解质中； 3.形成闭合回路； 4.氧化还原反应能自发进行。 1.原电池定义 将化学能转化为 的装置。 2.原电池的构成条件 利用能 的 反应， 电能 自发进行 氧化还原 分层研学·探理悟新 一、原电池的工作原理 任务一 回顾旧知！ 3.电子和离子移动方向 电子不下水，离子不上岸 分层研学·探理悟新 原电池中的三方向 电子流向 电子由负极流出，经导线流向正极 电流方向 由正极流出， 经导线流向负极 离子移动方向 溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 一、原电池的工作原理 任务一 回顾旧知！ 4.正负极的判断 负极 活泼性较强的金属 流出电子的一极 发生氧化反应 阴离子移向的一极 溶解的一极 正极 活泼性较弱的金属 流入电子的一极 发生还原反应 阳离子移向的一极 增重或有气泡放出 分层研学·探理悟新 任务二 探究双液电池的工作原理 一、原电池的工作原理 实验1：（1）向一只烧杯中加入1.0 mol/L CuSO4溶液30mL， 再加入适量锌粉，用温度计（或温度传感器）测量溶液的温度，观察温度的变化。 （2）将锌片和铜片同时插入盛有30mL 1.0 mol/L CuSO4溶液，用电流表连接，观察电流表示数的变化。 实验结论： （1）溶液温度逐渐升高。 （2）有电流产生，随时间逐渐变弱， 铜锌片上都发生置换。 思考1：两次实验的能量变化有什么不同？ （1）化学能→热能（2）化学能→电能 分层研学·探理悟新 10 任务二 探究双液电池的工作原理 一、原电池的工作原理 由于装置中锌片与硫酸铜溶液直接接触，Zn失电子后，部分Cu2+可以直接在锌片上得到电子被还原。析出铜，因此在锌表面构成原电池，加速了铜在锌表面的析出，所以这种原电池的效率不高，电流在短时间内就会减弱 思考2：该原电池工作时有什么缺点？ 这种在原电池内部构成新的原电池的现象叫做极化现象 分层研学·探理悟新 11 任务二 探究双液电池的工作原理 一、原电池的工作原理 思考3：实验1中虽然形成了原电池，但电流强度逐渐减弱，锌片表面也析出了铜单质，能量转化率并不高，如何解决这些缺陷？ 解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 思考4：可以形成原电池吗？ 不可以，两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。那该怎么才能形成闭合电路产生电流呢？ 分层研学·探理悟新 12 任务二 探究双液电池的工作原理 一、原电池的工作原理 实验2：向两只烧杯中分别加入30 mL 1.0 mol/LCuSO4溶液和30 mL 1.0 mol/L ZnSO4溶液，将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥两端分别插入两只烧杯内的电解质溶液中，观察实验现象。取出盐桥，再观察实验现象。 实验结论：有盐桥时， 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，有盐桥时有电流，取出盐桥后无电流。 分层研学·探理悟新 13 任务二 探究双液电池的工作原理 一、原电池的工作原理 负极 正极 电极材料： 电极反应： 反应类型： 总反应： 电子流向： 离子移向： 铜片 Cu2＋＋2e－===Cu 还原反应 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 锌片(负极) → 导线 → 铜片(正极) 氧化反应 Zn－2e－===Zn2＋ 阳离子移向正极，阴离子移向负极 锌片 对上述实验电池进行分析： 分层研学·探理悟新 14 1. 盐桥 知识总结 （1）定义：通常是装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子在盐桥中能移动。 （2）作用： ①形成闭合回路；②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；③避免还原剂与氧化剂直接接触，相比单液原电池能量转化率大大提高。 一、原电池的工作原理 注意：若撤去盐桥或将盐桥换成导线，则不能构成闭合回路。 分层研学·探理悟新 知识总结 一、原电池的工作原理 电子不下水 离子不上岸 2. 双液电池的工作原理 负极上发生氧化反应，给出电子；正极上发生还原反应，得到电子。电流由原电池的正极流向负极，即电子由负极流向正极。内电路阳离子移向正极，阴离子移向负极。 分层研学·探理悟新 【例1】 关于原电池的说法正确的是 A．原电池是将电能转化为化学能的装置 B．负极发生还原反应，正极发生氧化反应 C．构成原电池的两个电极必须是不同的金属 D．原电池的工作原理是氧化还原反应中的电子转移 D 典例剖析·逻辑释疑 【例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.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的c（ SO42- ）减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动， 保持溶液中电荷平衡 C 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】用铜片、银片、 溶液、 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 ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入 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② D．①③④ B 典例剖析·逻辑释疑 电极方程式的书写 02 20 任务三 原电池电极方程式的书写方法 二、电极方程式的书写 思考：认真阅读原电池电极方程式的书写原则，想想具体应该如何书写电极反应式呢？ （1）遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒 （2）遵循离子方程式的书写规则 （3）两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式 分层研学·探理悟新 任务三 原电池电极方程式的书写方法 二、电极方程式的书写 (1)判电极，定产物 按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，可知Zn在负极反应，Cu2+在正极反应，Zn2+为负极产物，Cu为正极产物： (2)标价态，算得失 标出变价元素的化合价，计算得失电子的数目：Zn由0价→+2价，失去2个电子，Cu2+由+2价→0价，得到2个电子： (3)看环境，配守恒 该电池为中性环境，对电极反应无影响： 以锌铜电池为例，已知电解质为硫酸铜，总反应如下 Zn+CuSO4= ZnSO4 +Cu 负极：Zn-2e- → Zn2+ ；正极： Cu2+ +2 e- → Cu；总反应：Zn+ Cu2+ = Zn2+ +Cu 最后两式相加看是否能得到总式。 负极：Zn-2e- → Zn2+ ；正极： Cu2+ +2 e- → Cu 分层研学·探理悟新 任务三 原电池电极方程式的书写方法 二、电极方程式的书写 电极方程式书写类型： （1）类型一：题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先判断原电池的正、负极，分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合已知条件及电解质，判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式的配平原则，写出电极反应式。 （2）类型二：题目给出原电池的总反应式 ①将总反应式改写为离子方程式，分析各元素的化合价变化情况：找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应，反之为正极反应。 ②依照电极反应式的一般书写方法依次写出正、负极反应式。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 分层研学·探理悟新 二、电极方程式的书写 【例1】可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，负极反应都为 O2+2H2O+4e-=4OH- B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al-3e-=Al3＋ C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH增大 D．电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极 D 典例剖析·逻辑释疑 二、电极方程式的书写 【变式1】根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式。 (1)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备硫酸铜，若将该反应设计为原电池，其负极反应式是__________________________，正极反应式是_______________________。 (2)某原电池总反应为2FeO42－＋3H2===Fe2O3＋4OH－＋H2O，在该原电池中：负极反应式是______________________________；正极反应式是__________________________________。 2FeO42－＋5H2O＋6e－===Fe2O3＋10OH－ 2Cu－4e－===2Cu2＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O 3H2－6e－＋6OH－===6H2O 典例剖析·逻辑释疑 原电池工作原理的应用 03 26 点击添加标题 三、原电池工作原理的应用 任务四 利用原电池原理进行分析解题 1．比较金属活动性 2.加快氧化还原反应速度 原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大，所以可以形成原电池的反应速率大于相同的不是原电池的反应。 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。但是注意看电解质溶液的种类，例如：铝和镁以氢氧化钠溶液为电解液的电池，铝做负极。 如图，向溶液中滴加几滴CuSO4溶液，形成原电池，产生H2的速率增大。 分层研学·探理悟新 点击添加标题 三、原电池工作原理的应用 任务五 如何设计制作电池 3.设计原电池 根据离子反应Cu2+＋Fe=Cu＋Fe2＋设计一个原电池，并与同学讨论解决下列问题。 请在下面的方框中画出原电池构造示意图，并指出正、负极。 写出该原电池的电极反应式。 设计总思路：两极一液一连线 分层研学·探理悟新 点击添加标题 三、原电池工作原理的应用 任务五 如何设计制作电池 (1)拆反应：将电池总反应拆成两个半反应，即原电池的负极反应和正极反应。 (3)画装置图：画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液 (2)定材料：确定负极材料、正极材料和电解质溶液。 负极：Fe - 2e- = Fe2+ 正极：Cu2+ + 2e- = Cu 负极：Fe 正极：Cu(或C） 电解质溶液：负极区：FeCl2溶液；正极区：CuCl2溶液 3.设计原电池 分层研学·探理悟新 三、原电池工作原理的应用 【例1】有a、b、c、d四种金属。将a与b用导线连接起来，浸入电解质溶液中，a不断腐蚀；将a、d分别投入同浓度的盐酸中，d比a反应剧烈；将铜浸入b的盐溶液中，无明显变化；如果把铜浸入c的盐溶液里，有金属c析出。根据以上现象判断，它们的活动性由强到弱的顺序是 A．d c a b B．d a b c C．d b a c D．b a d c B 典例剖析·逻辑释疑 三、原电池工作原理的应用 【例2】用锌粒与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是 A．用锌粉替换锌粒 B．用浓硫酸替换稀硫酸 C．加热 D．滴加少量 溶液 B 典例剖析·逻辑释疑 三、原电池工作原理的应用 【例3】某一同学根据离子反应方程式 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋来设计原电池。下列设计方案中可行的是 A．电极材料为铁和铜，电解质溶液为 FeCl3 溶液 B．电极材料为铁和石墨，电解质溶液为 FeCl2 溶液 C．电极材料为铁和锌，电解质溶液为 FeCl3 溶液 D．电极材料为石墨，电解质溶液为 FeCl3 溶液 A 典例剖析·逻辑释疑 原电池的工作原理 原电池原理的应用 原电池的构成 工作原理 正负极的判断 加快反应速率 设计化学电池 原电池的工作原理 判断金属活动性 电极反应式的书写 书写原则 书写方法 基本类型 体系梳整·认知升华 1．四块相同的锌片分别放置在下列四个装置中（烧杯中均盛有等浓度的食盐溶液），则锌片反应最快的是 A． B． C． D． C 当堂诊学·成效校验 2．锌空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点。下列有关说法错误的是 A．电池放电时 电极逐渐溶解 B．石墨为正极 C．电子由石墨经导线流向 片 D．电池放电时实现了化学能向电能的转化 C 当堂诊学·成效校验 3.如图各装置中，可以构成原电池的是 A．A B．B C．C D．D C 当堂诊学·成效校验 A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极 B．电极Ⅱ发生的反应式为：Cu-2e-=Cu2+ C．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其中 移向 溶液 D．该原电池的总反应为： 4. 如图是某同学设计的原电池装置。下列叙述中不正确的是 C 当堂诊学·成效校验 选项 正极 负极 电解质溶液 A Cu Fe FeCl3溶液 B C Fe Fe(NO3)3溶液 C Fe Zn Fe2(SO4)3溶液 D Ag Fe Fe2(SO4)3溶液 5．某原电池的总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是 C 当堂诊学·成效校验 A．Pt作原电池负极 B．电子由 经活性炭流向Ag 6. 负载有 和Ag的活性炭，可选择性去除 实现废酸的纯化，其工作原理如图，下列说法正确的是 C．电池工作过程中， 电极附近pH变小 D．Ag电极发生的电极反应为 D 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 苏教版选择性必修 1 40 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $