4.1原电池的工作原理课件2026-2027学年上学期高二化学人教版选择性必修一

该高中化学课件聚焦原电池工作原理，从生活中传统与前沿电池导入，通过“你真的懂电池吗”引发思考，回顾单液原电池组成、条件及正负极判断，再实验探究其局限，构建从已知到未知的学习支架。 其亮点在于实验探究与问题驱动结合，通过单液电池现象与理论预测对比培养科学探究与实践能力，分析局限并优化为双液电池体现科学思维的证据推理，思政引导“实事求是”和环保拓展渗透科学态度与责任。实例有设计FeCl3与Cu的原电池任务及高考题练习，帮助学生提升知识应用能力，为教师提供结构化教学资源。

高中化学 · 选择性必修1 · 化学反应原理 第四章 第一节 原电池的工作原理 Swing 新课导入：生活离不开电 1000公里 三元锂电池 磷酸铁锂电池 纽扣电池 铅蓄电池 干电池、纽扣电池、铅蓄电池。 新能源汽车的三元锂电池、磷酸铁锂电池。 充电 续航 传统电池 前沿电池 性能特征 干电池 小时 1 新课导入：生活离不开电 思考：我们以前学习的 简单单液原电池，算得上高效原电池吗? 探讨高效原电池应具备的条件，强调电流输出大且稳定。 电流输出大 输出稳定 知识回顾：原电池 高效原电池应具备的条件 简单单液原电池 电解质溶液 Cu 十 Zn 什么是原电池？ 铜锌原电池的正负极材料与反应物分别是什么？ 请分别书写正负极反应方程式，并标明反应类型。 请描述电子的流向。 请描述电流的方向。 请描述离子的移动方向。 锌铜原电池示意图 大鹿化学工作室 知识回顾：原电池 稀硫酸 锌片 铜片 Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 负极 发生溶解 2H++2e－=H2↑ 还原反应 正极 产生气泡 外电路 内电路 负极 沿导线 正极 正极 沿导线 负极 电子流向： 电流方向： 阳离子 正极 阴离子 负极 原电池总反应：_____________________ 注意：电子不下水，离子不上岸 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 知识回顾：原电池 Zn—Cu—酒精 两极 一液 Zn—Cu—稀硫酸(未连通外电路) 原电池基本条件 判断下列装置是否构成原电池，并归纳基本条件。 概念：将化学能转化为电能的装置。 自发氧化还原反应 形成闭合回路 未形成闭合回路 构成原电池 不构成 不构成 不构成 无电解质 两极相同 知识回顾：原电池 Zn—Cu—稀硫酸 Zn—Zn—稀硫酸 原电池的正负极判断： 电极材料 活泼金属 氧化反应 质量减少 阴离子移向 不活泼金属或导电非金属 还原反应 电子流向（得） 电极增重 阳离子移向 负极 正极 电子流出（失） 电极反应 电子流向 电极现象 离子移向 知识回顾：原电池 思 政 引 导 ：科学进步源于对真理的执着探求和精益求精的科研态度。 任务一 ：再探单液原电池实验 科研先锋：2019年诺贝尔化学奖 学术争鸣：伽伐尼与伏打 伽伐尼与伏打的学术争鸣，推动了原电池研究。 因锂离子电池的发展共同获奖 伽伐尼： “动物电”说 “接触电”说 伏打： M.斯坦利 · 惠廷厄姆 吉野彰 John B.Goodenough 约翰 ·古迪纳夫 M.Stanley Whittingham Akira Yoshino 请根据反应：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 设计一个原电池。 任务一：再探单液原电池实验 结论：单液原电池并非高效、持久的电源。 实际观察现象 实验理论预测 任务一：再探单液原电池实验 原因：生成的 Cu2+ 重新在锌片表面析出铜 原因：Cu2+ 浓度降低，反应逐渐减缓 锌片上也有红色物质析出 电流表指针偏转后 电流表指针偏转 溶液蓝色变浅 电流明显衰减 (Cu2+浓度减小) (失电子,溶解) (得电子，析出) CuSO4 溶液 (有电流产生) 铜片变厚 锌片变薄 v 还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，发生置换反应。 部分化学能直接转化为热能，导致电子流失,电压不稳。 思政引导 能量去向 实事求是 剖析原因 Zn+Cu2+→Zn2++Cu 电子流失 热能 Zn²+ Zn²+ Cu Zn Zn² 尊重客观实验事实， 面对反常现象不回避， 培养实事求是的工匠精神。 任务一：再探单液原电池实验 探究：原电池装置的优化 解决问题的核心：使还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 单液 任务一：再探单液原电池实验 双液 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 13 探究：原电池装置的优化 两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路 为什么没有电流？该如何解决？ 解决问题的核心：使还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 任务二：双液电池 加一个合适的“桥梁”沟通两种电解质溶液 KCl饱和溶液的琼胶 14 盐桥： 一种凝胶态的离子导体 盐桥中通常装有: 含KCl饱和溶液的琼脂， K+和Cl-可在其中自由移动，当倒置放入两烧杯中时，盐桥中的离子迁移进入两侧电解质溶液，联通了两侧电解质溶液，从而形成闭合回路。 琼脂的作用：固定作用，防止KCl溶液直接流出 任务二：双液电池 课本P97 思考与讨论 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 K＋ Cl- e- Zn2+ Zn Cu2＋ Cu 负极 正极 含负极对应金属离子的盐溶液 含正极对应金属离子的盐溶液 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 琼脂KCl溶液 任务二：双液电池 Cu片 Zn片 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 盐桥 导线 剖析：双液原电池的工作原理 Cl- K+ Zn2+ Cu2+ e- e- e- e- 原电池中各部分的作用 电极材料 电极反应物 电极材料 电极反应物 离子导体 离子导体 离子导体 电子导体 任务二：双液电池 KCl饱和溶液的琼胶 知识拓展——隔膜原电池 2. 高中阶段三种常见的离子交换膜： 1. 阳离子交换膜： 只允许阳离子通过 3. 质子交换膜： 只允许H＋通过 2. 阴离子交换膜： 只允许阴离子通过 离子交换膜 1. 隔膜：将电池的正负极材料隔开，防止两极接触发生短路（不同的膜形成不同的离子通道）。 定反应 拆两半 化合价降低的物质作电解质溶液 找材料 闭合回路 画装置图 负：Cu－2e－=Cu2＋ 正：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋ 化合价升高的物质作 负极：铜； 活泼性弱的作正极材料 任务三：设计电池 将氧化还原反应:2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，设计成带盐桥的原电池。 1.(安徽高考题)高密度储能电池锌溴电池如图所示，总反应为Zn + Br2＝ZnBr2 。下列说法错误的是（ ） A．电极M为正极 B．负极的电极反应式为 Zn − 2e− ＝Zn2+ C．随着放电的进行，ZnBr2溶液的浓度减小 D．每转移2 mol 电子，理论上有 1 mol Zn2+通过离子交换膜 C 小试牛刀 2.某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是(　　) A．Zn为负极，发生还原反应 B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极 D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜 D 小试牛刀 缺点：电流不稳定 优点：电流稳定 缺点：电流小 优点：电流大且稳定 知识总结 课后拓展：探寻新型电池与环保使命 了解氢燃料电池或固态电池的工作原理。 科技创新 造福人类 保护环境 责任在肩 课后调研 氢燃料电池 固态电池 H2 O2 固态电解质 正极 负极 H2O 寄语：希望同学们可以秉持探索精神，团结协作，像通电的二极管一样，在祖国的科技强国之路上绽放光彩！ Lavf57.83.100 $