4.1 原电池(教学设计)-高中化学 人教版(2019)选择性必修1
第四章第一节原电池说课课件-高二化学人教版(2019)选择性必修1
三 教学过程
深入探究（15分钟）：如何得到持续的电流？
实验探究三：
➢ 演示实验：演示教科书中的【实验4-1】，反应一段时间观察实验现 象，电流变化情况，取出盐桥的现象变化。
➢ 讲述装置，学生总结该装置是原电池，写出正、负极电极反应式以及 总反应式。
设计意图
➢ 对比实验二，明确分液分池原电池装置的优点，明确盐桥的作用。 ➢ 要求学生指出上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能，并能写
课标要求
➢ 体验化学能转化为电 能的探究过程，了解 原电池的工作原理， 能够写出相关的电极 反应式和电池反应方 式。
2
学情分析
知识经验
• 对原电池工作原理有初步认 识，但对本节带盐桥的双液 原电池模型不了解。
• 学习过氧化还原反应、电子 转移，但局限于氧化剂和还 原剂直接接触而发生的氧化 还原反应。
✓ 认识原电池在化学电源开发的关键作用， 树立热爱科学的精神。
✓ 养成实验探究意识，敢于创新，善于观 察、思考科学素养。
✓ 通过对比不同原电池类型，树立辩证唯 物主义思想。
过程与方法
✓ 学会通过实验探究观察和分析实验现象。 ✓ 体验科学探究的过程，提高思维能力以及分
析处理信息的能力。 ✓ 学会通过对比，归纳总结。
能力水平
• 具有一定的实验探究和动手操 作能力。
• 一定的实验现象观察和对比分 析能力。
• 团队合作意识。 • 缺乏从现象推断本质的能力。
3
教学目标
知识与技能
✓ 掌握原电池的工作原理，学会判断原电 池正、负极，能书写电极反应式和电池 总反应。
✓ 掌握盐桥的作用。 ✓ 能根据反应设计简单的原电池。
情感态度价值观
2019人教版高中化学选择性必修1 第4章 第1节 第1课时-原电池的工作原理(新课标教案设计)
学生活动1.原电池的构成条件(1)定义:能把化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件即构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。
微点拨:外电路中由电子的定向移动产生电流,而电解质溶液内部只有离子的定向移动,没有电子的移动。
(3)盐桥及其作用①成分:含KCl饱和溶液的琼胶。
②离子移动方向:Cl-移向负极区,K+移向正极区。
③作用:使两个半电池形成通路,使氧化还原反应持续进行,并保持两溶液的电中性。
微思考:若撤去盐桥,电流表的指针如何变化?提示:若撤去盐桥,电流表的指针不发生偏转。
2.实验探究:锌铜原电池的工作原理(含盐桥)注:盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶负极:Zn-2e-Zn2+(氧化反应)正极:Cu2++2e-Cu(还原反应)总反应:Zn+Cu2+Zn2++Cu微点拨:外电路中由电子的定向移动产生电流,而电解质溶液内部只有离子的定向移动,没有电子的移动。
NO.2互动探究·提升能力1786年意大利解剖学和医学教授伽伐尼,在一次解剖青蛙的实验中意外发现,当用两种不同金属材质的解剖刀同时触碰青蛙腿时,蛙腿会发生痉挛。
此后伽伐尼变换各种条件,重复这个实验。
探究原电池的构成与工作原理问题1:根据上述材料总结构成原电池的条件有哪些?提示:具有活泼性不同的两个电极,两电极插入电解质溶液中,形成闭合回路,且两电极能发生自发的氧化还原反应。
问题2:根据上述材料判断下列装置中,哪些能构成原电池?不能构成原电池的原因是什么?提示:装置D能构成原电池;装置A不能构成原电池,原因是酒精为非电解质;装置B不能构成原电池,原因是没有形成闭合回路;装置C不能构成原电池,原因是两个金属电极的活泼性相同。
问题3:若是铁制品和铜制品分别与蛙腿接触时,铁制品发生氧化反应还是还原反应?你能写出反应的电极反应式吗?提示:铁制品发生氧化反应。
电极反应式为Fe-2e-Fe2+。
1.构建原电池原理的思维模型(1)反应类型:负极发生氧化反应,正极发生还原反应,即原电池里浮(负)只羊(氧)。
4.1原电池《盐桥原电池及改进创新》教学设计高二上学期化学人教版选择性必修1
《盐桥原电池的工作原理及改进创新》教学设计一、教学目标【知识与技能】⑴了解原电池的构造和基本工作原理；⑵能够正确书写电极反应式和电池总反应方程式；⑶了解盐桥的作用，会判断和设计简单的原电池。
【过程与方法】⑷通过实验探究活动，使学生体验化学能与电能转化的探究过程，并了解原电池的构造和工作原理；⑸通过单液原电池和u型管盐桥原电池的分析对比，学生间相互讨论交流以及教师引导，使学生具备发现问题，分析问题并解决问题的能力。
【情感态度与价值观】⑴通过分组实验与讨论，体验小组合作学习的乐趣，培养团结协作的精神；⑵通过实验探究活动，增强学生探索化学反应原理的兴趣，掌握学习和研究化学问题的方法。
二、教材分析本节内容以（必修2）第六章第一节“化学反应与能量变化”第一课时《化学反应与电能》为基础，进一步介绍原电池的组成和工作原理，通过对原电池中闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥等概念。
同时原电池的原理又为后面金属的腐蚀和防护，常见电池的原理及电解原理等重要电化学知识的学习奠定了基础。
新课程标准对原电池知识有新的要求，通过教学体验化学能与电能转化的探究过程，了解原电池的工作原理，能判断电极名称，根据题意写出电极反应式和电池总反应式。
三、学情分析知识角度，高二学生在必修1、必修2和选择性必修1中已经学习过氧化还原反应、原电池的相关知识，同时物理学中电学知识也相当丰富，学习本节内容并不陌生，难度不大。
认知角度，高二学生形象思维能力已充分发展，抽象思维能力也在迅速发展中，同时具有强烈的好奇心和求知欲，对实验探究的热情高，但抽象思维能力和探究能力还不够成熟，需要老师适时的组织和引导。
四、教学重点和难点【教学重点】进一步了解原电池的工作原理，了解u型管盐桥原电池的缺点并改进创新。
【教学难点】盐桥原电池的工作原理，u型管盐桥原电池缺点并改进创新。
五、教学策略【教学方法】以“小组实验探究式教学法”为主，贯穿“小组合作讨论法”，引导学生发现问题、分析问题、解决问题；运用学案和多媒体辅助教学。
4.1.1 原电池的工作原理(教学课件)-高中化学人教版(2019)选择性必修1
（2）选用___________________作负极，此电极的电极反应式是 ___________________。 （3）画出一个符合题目要求的原电池的装置图（标出电解质溶 液及外电路中电子流动方向）。 答案：（1）石墨棒 （2）铜棒
（3）
本部分内容讲解结束
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(2)实验现象
实验装置 装置一
装置二
电流表 指针偏转
指针偏转；取出盐桥，电流表 的指针回到零点
实 验 现 象
电极 变化
锌片逐渐溶 解，铜片上 有红色固体 生成
①左边烧杯中的锌片逐渐溶解， 右边烧杯中的铜片上有红色固体 析出；②取出盐桥，铜片上不再 有固体析出，锌片上也不再溶解
电流 变化
一段时间后， 电流会逐渐衰 产生的电流持续、稳定
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4.1.1 原电池工作原理(课件)高二化学(人教版2019选择性必修1)
第 14 页
任务三 双液原电池工作原理
第 15 页
思考5 电池工作时，装置中各物质或材料的作用是什么？
Cu片 Zn片 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 盐桥 导线
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
巩固练习
第 16 页
外电路传导电子，形成电流
负 失去电子的 极 物质
阳离子接受 正 电子的场所 极
负极液
内电路传导离子，形成闭合回路
阴离子
阳离子
盐桥
阳离子
正极液
ZnSO4 溶液
ClZn2+
K+ Cu2+
总反应：Zn + Cu2+
Cu + Zn2+
负极：Zn - 2e-
Zn2+
e-
正极：Cu2+ + 2e-
Cu
分析：改进后的装置为什么能够持续、
Cu
稳定的产生电流？盐桥在此的作用是
什么？
①形成闭合回路； CuSO4 ②平衡电荷，使溶液呈电中性； 溶液 ③避免电极与电解质溶液直接反应，
知识回顾 原电池工作原理
第5 页
角度1：电极反应 角度2：粒子迁移
负极：氧化反应 正极：还原反应
外电路电子迁移： 内电路离子迁移：
负→正
阳离子→正极
阴离子→负极
任务一 原电池原理的应用
第6 页
思考1
根据原电池工作原理，预测下面装置能否形成原电池。 如果能，写出总反应方程式、电极反应式，标出电子转移方向 和离子迁移方向，并预测能观察到的现象。
第四单元 化学反应与电能
4.1.1 原电池 课件 高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
电子导体 ___导__线____
离子导体 ___盐__桥____
在方框内画出简单的装置示意图，并标明使用的材料和试剂。
控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I- = 2Fe2＋＋I2 设计成如下图所示的 原电池。下列判断错误的是
A．反应开始时，甲中的石墨电极为正极
D
B．反应开始时，乙中的石墨电极上I-发生氧化反应
因为锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，所以锌片表面有 铜析出。
e-
2. 一段时间后，为什么电流表读数不断减小？
刚开始锌片逐渐溶解，铜片表面有红色固体生成，电流
Zn
Cu
表指针发生偏转；一段时间后，因为铜在锌表面析出后，
Zn2+
Cu2+
与CuSO4溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经
CuSO4 溶液
隔膜原电池微型化 电池四要素
隔膜原电池
1.两极 2.电解质溶液 —离子导体
双液原电池 单液原电池
3.导线
—电子导体
4.自发进行的氧化 还原反应
例3、依据氧化还原反应： 2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag(s)
设计的原电池如图所示。
请回答下列问题： (1)电极X的材料是 铜(或Cu) ；
双液原电池 一个原电池由两个半电池组成，一个发生氧化反应， 一个发生还原反应，两个半电池用盐桥连接。
思考6：对比双液原电池电流弱的原因？ Zn片 1.离子运动的距离长 2.离子运动的通道窄 3.离子容量小
K＋KC＋lC－l－
Cu片
缩短盐桥的长 改进? 度，增大盐桥 的横截面积 增大电流呢？
Zn2＋ ZnSO4
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
4.1.1原电池教学设计高二上学期化学人教版选择性必修1
第四章电化学基础第一节原电池第1课时工作原理【指导思想与理论依据】本教学设计首先依据《普通高中化学课程标准（2021 年版）》提出的化学学科核心素养来设计。
化学核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”。
其次依据北京师范大学王磊教授提出的电化学认识模型来设计，本教学设计中选取的认识对象为原电池。
原理维度以氧化还原反应为基础，包括电极反应物、电极产物、微观过程、宏观现象；装置维度包括原电池的所有装置要素，即失电子场所（负极材料）、电子导体、离子导体、得电子场所（正极材料）。
【教材分析】本节选自选择性必修1第四章第一节第一课时，课本上介绍了双液电池，以双液电池例子，讲解原电池原理，故重点是原电池原理。
为讲清楚、讲透彻原电池的原理，教师可以自己加工教材，更利于学生学习。
【学情分析】1.学生已有知识背景经过必修课程的学习，学生已经具备一定的氧化还原观、微粒观，学生知道氧化还原反应的本质是有电子的转移，能够判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物，在给定的电解质溶液中能够分析出有哪些微粒；对原电池知识也已经有了一定的认识，但这些知识是零散的、孤立的，尚未达到系统化。
2.学生认识障碍点分析在学生已有的认识中，学生知道形成原电池需要有自发的氧化还原反应，认为构成原电池的装置需要两个活泼性不同的电极、电解质溶液、构成闭合回路，对原电池要素的认识是不全面的。
此外，学生对电极反应物和电极材料有混淆，电极反应物和离子导体未区分，并且存在着一些偏差认识，如“电极材料活泼性一定不同”“电极材料一定参与电极反应”“电解质溶液一定参与电极反应”“电解质溶液可以传导电子”“原电池离不开电解质溶液”等。
学生对原电池的认识角度不明确，分析问题时思维不够系统化。
3.学生的认识发展分析基于学生的已有认识和学习障碍点，本节课先从熟悉的锌铜单液原电池入手，通过分析锌铜单液原电池的装置构成和工作原理，初步建立原电池认识模型的装置维度和原理维度，然后通过应用初步建立的原电池认识模型分析锌铜双液原电池，完善原电池认识模型。
4.1.2化学电源(教学设计)高二化学(人教版2019选择性必修1)
第四章《化学反应与电能》教学设计第一节原电池的工作原理第二课时化学电源池的性能和安全性也在不断提高。
我们也可以进一步思考化学电源在电动汽车中的应用，它作为电动汽车的动力来源，能够将化学能转化为电能，为车辆提供动力。
随着电动汽车的普及和发展，它对环境的贡献不容忽视。
电动汽车相较于传统燃油汽车，可以减少燃油排放和环境污染，符合环保意识和社会发展趋势。
化学电源在电动汽车中的应用和推广具有重要意义，它可以促进环保意识的普及和可持续发展。
【互动环节】【问题1】老师将学生分为小组讨论思考，结合生活中的电池使用，怎么判断优劣？【学生1】表明自己使用，看待机时长；【学生2】通过自己使用的充电宝，观察电池体积大小，输出的功率等；【学生3】结合自己用的一些小的电器，通过可以反复充电的电池判断电池价值。
【老师】对学生的生活中的常识表示肯定，总结判断电池的优劣指标。
●判断电池优劣的指标（简单了解）1.比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。
2.比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。
3.电池的可储存时间的长短。
【问题2】同学们刚才列举了很多种电池，那么这些电池都如何分类的？【学生】电池可以分为一次电池，充电电池（二次电池）。
【老师】对化学电源分类，概念进行总结：【投影】●化学电源的分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生③燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源【交流】使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。
废弃电池要进行回收利用。
【对应练习1】下列说法错误的是()A．依据原电池的原理设计出了化学电源B．原电池是化学电源的雏形【投屏】1普通锌锰干电池常见的锌锰干电池的构造如图所示。
4.1.1原电池(导学案)高二化学(人教版2019选择性必修1)
第四章《化学反应与电能》导学案第一节原电池的工作原理第一课时原电池的工作原理【学习目标】1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用；2.从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理；3.了解原电池及常见化学电源的工作原理，理解原电池的构造组成；4.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池及创造性实验设计。
【学习重难点】重点：原电池原理、盐桥的作用、探究能力的培养；难点：原电池设计改进、探究能力的培养。
【课前预习】旧知回顾一、原电池的知识总结1．定义：将化学能转化为电能的装置叫做原电池_。
2．组成条件（1）两个活泼性不同的电极【注意】①其中一个电极的金属性相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属。
②燃料电池中两极选石墨或铂电极。
（2）电解质溶液（3）电极用导线相连并插入电解液，构成闭合回路（4）自发的氧化还原反应3．原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向外电路中电子的流向：负极——导线——正极外电路中电流的流向：正极——导线——负极内电路中离子的迁移：阴离子移向负极溶液，阳离子移向正极溶液。
【课中探究】情境导入：我们生活中无处不见电池的使用，户外运动检测的电子手表；、笔记本电脑很多家用电器都需要使用电池；还有近几年推行的环保交通工具，电动汽车，它的主要核心就是在电池的技术，那么大家知道电池的能量是如何转化的吗？一、原电池原理（铜锌原电池为例）活动1、铜锌原电池原理的梳理任务1：实验演示：将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时插入到盛有CuSO4溶液的烧杯中，如图所示：【讨论1】1.观察两电极的现象，电解质溶液的现象及电流表的读数如何变化？【答题要点】1.原电池工作中两极的现象：①锌片逐渐溶解，铜片一极厚度变大，颜色仍是红色；②CuSO4溶液颜色逐渐变浅；③电流表的指针发生偏转。
【讨论2】原电池工作时，电子，电流的移动方向及两极反应式的书写。
【答题要点】1.原电池中电子流动方向和电流方向①外电路：电子的移动：由负极（Zn片）→导线→正极（Cu片）。
4.1原电池(共2课时)(人教版2019选择性必修1)
H2－2e－＋CO23－===H2O＋CO2 熔融碳酸盐作介质
二、化学电源的分类
燃料电池 氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结
O2＋4e－＋4H＋===2H2O 酸作介质 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 碱作介质 正极 O2＋4e－===2O2－ 熔融金属氧化物作介质
O2＋4e－＋2CO2===2CO23－ 熔融碳酸盐作介质
答案 A
新人教版 化学 选择性必修一
引入新课
复习旧知 原电池的构成模型 “电子不下水，离子不上岸”
还原剂
失电子的物质 发生氧化反应
e-
A
e-
负极
原电池
正极
盐桥或隔膜
向移子离阴
阳离子移向
电解质溶液
电子导体 氧化剂
得电子的物质 发生还原反应
离子导体
模块一 化学电源
一、化学电源
1.化学电源 将化学能变成电能的装置 广泛应用于移动电话、照相机、计算器、遥控器、汽车、卫星等。
电池的可储存时间的长短
除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能 多、功率大、储存时间长的电池，更易满足 使用者需求。
模块二 化学电源的分类
二、化学电源的分类
一次电池
放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行） 一次电池的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。
常见一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池等。
二、化学电源的分类
一次电池
锌锰干电池
正极：不断被还原 电解质溶液 负极：逐渐消耗
电池电压逐渐降低， 最后失效
锌锰干电池构造原理
二、化学电源的分类
一次电池
锌锰干电池 负极：Zn—2e— === Zn2+ 正极：2MnO2 +2NH4+ + 2e— = 2 MnOOH + 2NH3↑ 总反应：Zn+2NH4+ +2MnO2 =Zn2++2NH3↑ +2 MnOOH 锌锰干电池的缺点:
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原电池教学设计
教学目标
1、深入理解原电池的工作原理；整体性的认识原电池的形成条件
2、会书写电极反应式和电池总反应方程式；能根据反应设计简单的原电池
3.、采用实验探究、列表比较，对比分析和讨论归纳，宏微观结合、突破教学重难点，让学生掌握原电池的工作原理、电极方程式书写；并能独立自主的设计简单原电池。
4、结合生产、生活实际，学习原电池原理在生产、生活中的实际运用。
教学重难点
教学重点：原电池的工作原理、形成条件、电极反应式和电池总反应方程式。
教学难点：原电池工作原理
教学流程
环节一：新课导入
【导入】①以生活中的电动汽车为例，提倡绿色出行的观念。
图1 电动汽车
②现场展示锌铜原电池电动小汽车。
提问：提供电动小汽车运动的电能来自哪里？引入原电池的学习。
图2 锌铜原电池电动汽车
【教学意图】：让学生意识在化学环境保护保护与资源合理开发利用上的重要作用。
并利用实物展示激发学生学习兴趣。
环节二：新课讲授
【学生活动】阅读课本40-41页，找出原电池的定义。
【板书】原电池
一、定义：将化学能转变为电能的装置，叫做原电池。
【问题驱动】提问：原电池定义中的化学能具体指什么类型的化学反应？
【学生活动】根据课本内容回答。
【问题驱动】原电池如何利用氧化还原反应，将化学能转变为电能？
【教师引导】Chemistry = Chem is try。
通过实验进行探究。
【实验设计】以课前展示的锌铜原电池电动小汽车，将装置扩大倍数，适当改编。
进行实验演示。
引导学生观察实验现象，并结合课本，小组讨论，完成导学案。
【演示实验】实验用品：
铜片锌片盛装稀硫酸的方槽带电流表的导线实验装置：
图3 锌-铜原电池示意图图3 锌-铜原电池实物图
实验步骤：①将铜片与电流表正极相连和锌片与电流表负极相连；②将铜片插入稀硫酸中，观察铜片与电流表的现象；③再将锌片插入稀硫酸中观察铜片与电流表的现象；并结合课本，小组讨论，完成导学案中表1。
表1 演示实验
实验现象实验结论
电流表
铜片
锌片
【板书】
二、组成
图4 锌-铜原电池示意图
【学生活动】分享小组讨论结果。
【教师引导】引导学生完善导学案。
【宏观辨识】有新物质生成说明发生了化学反应。
现象1：电流表向正向偏转,，说明有电流产生，故存在电源；电流表偏转需要电能量，故化学能转变为电能；
现象2：铜片上有气泡产生，说明有氢气生成；
现象3：锌溶解，说明锌由Zn变成Zn2+。
【微观探析】利用微观动画演示，理解原电池工作原理。
图5 微观动画图
①Zn失去电子，变成Zn2+，故锌片溶解；
②电子通过导线定向移动到铜片上，电子的定向移动形成电流，故电流表发生偏转；
③正离子定向移动到铜片附近，氢离子在铜片上得到电子，变成氢原子，两个氢原子相结合生成氢气分子，故在铜片上出现大量气泡。
④根据电流表的偏转方向为正向，结合物理知识得；电流表的正极与电源的正极相连，；电流表的负极与电源的负极相连；故铜极为正极，锌为负极。
⑤电极反应：负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）；（还原反应）正极：2H++2e-=H2↑；总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑（氧化还原反应）
⑥氧化反应和还原反应被分开，在两个不同的场所进行；使电子在导线中定向移动，电荷在溶液中定向移动，形成闭合回路，使化学能转变为电能，故形成原电池。
【学生活动】根据Zn-Cu的原电池装置及工作原理；小组讨论，要形成原电池需要哪几个组成部分？
【板书】两个电极、电解质溶液、导线
三、电极反应
负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：2H++2e-=H2↑ 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
【回归生活】解释课前的Zn-Cu原电池电动小汽车运动的原因。
【课堂练习】判断正误，对的打√，错的打×。
1. 原电池是将电能转化为电能的装置。
（）
2. 原电池由三个部分构成：正负电极、电解质溶液、导线。
（）
【知识迁移】利用物理中的电路图对比分析，理解原电池中外电路和内电路的区别及电流流向。
电流流向
电流流向
图5 电路图。