4.1 原电池 教学设计2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第一节  原电池

——2026-2027学年高中化学人教版选择性必修1《化学反应原理》

课时：1课时（40分钟）　课型：新授课

一、教材分析

本节内容选自人教版（2019）高中化学选择性必修1《化学反应原理》第四章《化学反应与电能》第一节。本节是在必修第二册第六章“化学能与能量”的基础上，进一步介绍原电池的组成和工作原理。教材通过对单液原电池电流衰减问题的分析，引导学生对原电池装置进行改进，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，帮助学生建构原电池的工作模型，形成对电化学研究和应用范围的整体性认识。

本节内容包括两部分：一是单液原电池的再认识（实验探究原电池的工作原理、分析电流衰减的原因），二是双液原电池（盐桥原电池）的建构与分析（改进装置、剖析盐桥的作用、书写电极反应式）。教材以“设计原电池—改进原电池—优化原电池”为线索，体现“证据推理与模型认知”的核心素养，是承接上一课时原电池初步认识、开启电化学后续学习的桥梁性内容。

二、学情分析

学生在必修第二册中已经学习了由锌、铜和稀硫酸溶液组成的简单原电池，初步了解了原电池的原理，知道电子的流向、离子的迁移方向以及电极反应式的书写方法。在能力水平上，学生具备一定的实验设计能力、实验操作能力和比较归纳能力，具备主动探究的心理基础。

盐桥原电池对学生而言不是一个普通的技术改进问题，而是一次思维模式的质的突破：盐桥原电池将氧化还原反应分隔在两个不同的区域进行，通过特定的装置实现电子的定向移动，形成持续、稳定的电流。学生对知识的学习往往只注重表面现象，对“盐桥中离子如何移动”“为什么要用双液装置”等微观问题理解困难。因此，教学中要依托实验证据，引导学生经历“观察现象—分析原因—改进装置—建构模型”的完整探究过程，宏微结合，突破难点。

三、教学目标（核心素养目标）

（1）宏观辨识与微观探析：通过观察单液、双液原电池的实验现象，从微观视角分析电极反应、电子流向和离子迁移方向，理解原电池将化学能转化为电能的本质。

（2）证据推理与模型认知：通过分析电流衰减的实验数据，推理电流衰减的原因，经历“单液—双液—优化”的建构过程，形成原电池的工作模型。

（3）科学探究与创新意识：通过设计改进原电池装置的分组实验，学会控制变量、记录数据、分析论证，体验科学探究的过程，培养创新意识。

（4）科学态度与社会责任：结合化学电源在电动汽车、电子产品等领域的应用，认识化学对社会发展的贡献，形成绿色化学观念和可持续发展的意识。

四、教学重难点

教学重点：原电池的工作原理；盐桥的作用；双液（盐桥）原电池的电极反应式书写。

教学难点：单液原电池电流衰减原因的微观分析；双液原电池中盐桥内离子的定向迁移；原电池设计思路的建构。

五、教学方法与教学准备

教学方法：实验探究法、问题驱动法、讲授法与讨论法相结合、宏微结合分析法、讲练结合法。

教学准备：多媒体课件（含常用电池图片、电动汽车情境素材），锌片、铜片、石墨棒、灵敏电流表（数字毫安表）、导线、烧杯、0.5 mol·L−1 CuSO4溶液、0.5 mol·L−1 ZnSO4溶液、KCl盐桥若干（不同内径）、小组实验记录单。

六、教学过程（40分钟）

（一）情境导入（约4分钟）

教师展示图片：街头驶过的氢燃料电池电动汽车、手机锂电池、教室里的锌锰干电池。

教师提问：同学们，这些电池为什么能持续供电？上节课我们认识的原电池是各种化学电源的雏形，实际的化学电池都是科研人员在原电池理论模型的基础上研制出的性能更好的实用电池。一个理论模型要变成实用电池，需要解决哪些问题？

学生活动：观察图片，结合生活经验思考并自由发言（待机时长、输出功率大小、是否方便携带等）。

教师引导：把化学能转化为电能，说起来简单，做起来却要解决“电流稳定、电流强度、使用寿命”等一系列问题。今天我们就沿着化学电源的发展足迹，重新审视并改造那个最基础的原电池模型，揭开化学电源的第一层面纱。（板书课题：第一节 原电池）

（二）再会单液原电池——实验探究（约8分钟）

1.复习铺垫（约2分钟）。

教师提问：请同学们回顾，原电池的构成条件有哪些？

学生回答：①两个活泼性不同的电极；②电解质溶液；③形成闭合回路；④能自发进行的氧化还原反应。

教师提问：电子流向、电流方向、离子迁移方向分别是什么？

学生回答：外电路中电子由负极经导线流向正极，电流方向与之相反；内电路中阳离子移向正极，阴离子移向负极。

2.分组实验：单液锌铜原电池（约6分钟）。

教师布置任务：根据反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计一个锌铜单液原电池。将锌片和铜片同时插入0.5 mol·L−1 CuSO4溶液中，连接灵敏电流表，每隔5秒记录一次电流表读数，观察两极现象。

学生分组实验，完成记录单并汇报：锌片表面也有红色物质析出，铜片表面有铜析出；电流表读数开始较大，随后逐渐减小，衰减很快。

教师提问：实验现象与你的预期一致吗？电流为什么衰减？请结合两极现象分析原因。

学生讨论后回答：锌片表面析出铜，说明锌与硫酸铜溶液直接接触发生了置换反应，这部分电子没有经过导线定向移动，化学能主要以热能形式释放；随着铜不断覆盖锌片表面，构成无数微小原电池加快了铜的析出，最终锌被覆盖，反应几乎停止，电流迅速衰减。

教师小结：单液原电池的致命缺陷在于氧化剂与还原剂直接接触，电子“抄近路”，化学能没有高效地转化为电能。要获得稳定电流，必须把两个半反应“分开”。

（三）改进原电池——建构双液（盐桥）原电池模型（约14分钟）

1.提出改进方案（约4分钟）。

教师提问：如何改进装置，阻止锌与硫酸铜溶液直接反应，同时又不中断电子的定向移动？

学生讨论回答：把锌片与CuSO4溶液分开——将锌片插入ZnSO4溶液，铜片插入CuSO4溶液，中间用盐桥连接。

教师追问：什么是盐桥？它能起什么作用？

教师讲解：盐桥中通常充满含饱和KCl溶液的琼脂，K+和Cl−可以在其中自由移动，起到连通内电路、平衡电荷的作用。

2.分组实验：双液（盐桥）原电池（约5分钟）。