原电池
核心素养
通过对原电池和工作原理的深入学习，通过自主探究、自主求解的学习方式，培养学生科学探究和创新意识的化学素养。
学情分析
本节内容为高中化学新课程(人教版)选修4的第四章电化学的重要内容之一。该内容学生在必修2已有一定的了解，本节是该内容的加深，主要是增加了一个盐桥内容。本节课试图以“教师实验引导，学生自主探究，自主分析设计”的学习方式学习。本节课内容结构大致为：回顾原电池，完成了复习基本概念，总结单池原电池的设计思路，过渡盐桥原电池的设计思路，还探讨了盐桥的作用。在课程实施过程中，演示实验，观察现象，提出疑问，自主解答。在自主提问的过程中推动课的前进，旨在培养学生的动手能力、问题意识，学会实验，学会提问、学会探究、学会设计、学会评价。
教学目标
知识与技能：
1．掌握原电池的概念和盐桥电池的工作原理；
2．体会盐桥电池的优点和应用
技能与方法：
通过对单池原电池与盐桥原电池的设计对比，学会比较；
教学重点
电极反应式的书写
教学难点
电极反应式的书写、原电池正负极判断方法
教学方案
教师引导实验探究与学生自主提问推进相结合
教学用品
多媒体设备
一、原电池原理
1．原电池的概念和实质
(1)概念：将化学能转化为电能的装置。
(2)实质：利用能自发进行的氧化还原反应把化学能转化为电能。
理论上，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池
2.原电池构成条件
（1）有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是负极活泼性强的金属与电解质溶液的反应)；
（2）有两个活泼性不同的电极：相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属（如石墨）作正极。
【注意】惰性电极是指石墨、金、铂等
（3）有电解质（酸、碱、盐）溶液或熔融电解质；（酒精、蔗糖、汽油、苯等为非电解质，不导电）；
（4）形成闭合回路。
①两电极同时插入电解质溶液中。②两电极直接接触或有导线连接形成闭合回路；【练习1】
3.原电池工作原理：
（1）单液原电池
（2）双液原电池
①盐桥的组成：盐桥中装有由饱和的KCl、KNO3等电解质溶液和琼胶制成的胶
冻
②盐桥的作用：a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过
离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。
③双液原电池的优点：能产生持续、稳定的电流
4.原电池中正、负极判断的方法
负极正极
电极材料较活泼金属较不活动的金属或导电的非金属（如
石墨）
电极反应（可根据化合
价升降来判断）
发生氧化反应发生还原反应
外电路：电子流向
（由负极流向正极）
电子流出电子流入
电流流向
（由正极流向负极）
电流流入电流流出
电极质量的变化不断溶解，电极质量
减小，为负极
电极质量增加为正极
根据电极上产生的气泡
判断不断溶解，电极质量
减小，为负极
有气泡产生（通常是因为析出H
2
）
正极：2H＋＋2e－===H2↑
根据某电极(X)附近pH
的变化判断不断溶解，电极质量
减小，为负极正极发生：
2H＋＋2e－===H2↑（析氢腐蚀）
或O
2
＋2H
2
O＋4e－===4OH－（吸氧腐蚀）均可使溶液PH值增大
内电路：离子移向阴离子移向负极阳离子移向正极要考虑电解质溶液的特点。
【练习2】
②Mg—Al和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。
③Fe—Cu和浓硝酸溶液构成的原电池中，Cu作负极。
【注意】：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，切勿形成活泼电极一定作负极的思维定式。
三、原电池原理的应用
1．加快氧化还原反应的速率
①如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速
率加快；②又如在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO
4溶液能使产生H
2
的速率增大。
2．比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到a极溶解，b 极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a>b。
3．用于金属的防护
被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁闸，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。
四．设计原电池装置
1、分析氧化还原反应，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，将其分成氧化反应和还原反应两个半反应。
2、设计成无盐桥单液原电池步骤：
①发生氧化反应的物质作负极，找一种活动性比负极弱的物质作正极，
②以能与负极发生反应的溶液为电解质溶液，
③用导线将两个电极构成闭合回路即可。
【例1】：设计原电池时，如果给出的是具体的化学反应方程式，电解质溶液是确定的。例如：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
负极电极材料：，电极反应式：
正极电极材料：，电极反应式：
电解质溶液：
【例2】：如果给出的是离子方程式，则电解质溶液不是确定的具体某一物质，但必须含离子方程式中作为反应物的阳离子。
例如：Cu＋2Ag＋===Cu2+＋2Ag
负极电极材料：，电极反应式：
正极电极材料：，电极反应式：
电解质溶液：
3、设计成有盐桥双液盐桥原电池步骤：
①发生氧化反应的物质作负极，找一种活动性比负极弱的物质作正极，
②以含负极氧化产物的溶液作为负极电解质溶液，以含氧化剂的溶液作为正极电解质溶液，
③然后用盐桥连接两个电池，用导线连接两个电极即可。
【例3】如根据反应Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
负极是（填Ⅰ或Ⅱ），电极反应式：正极是（填Ⅰ或Ⅱ），电极反应式：
【例4】2FeCl
3＋Fe===3FeCl
2
设计的原电池为：
负极是（填Fe或石墨），电极反应式：正极是（填Fe或石墨），电极反应式：
原电池 核心素养 通过对原电池和工作原理的深入学习，通过自主探究、自主求解的学习方式，培养学生科学探究和创新意识的化学素养。 学情分析 本节内容为高中化学新课程(人教版)选修4的第四章电化学的重要内容之一。该内容学生在必修2已有一定的了解，本节是该内容的加深，主要是增加了一个盐桥内容。本节课试图以“教师实验引导，学生自主探究，自主分析设计”的学习方式学习。本节课内容结构大致为：回顾原电池，完成了复习基本概念，总结单池原电池的设计思路，过渡盐桥原电池的设计思路，还探讨了盐桥的作用。在课程实施过程中，演示实验，观察现象，提出疑问，自主解答。在自主提问的过程中推动课的前进，旨在培养学生的动手能力、问题意识，学会实验，学会提问、学会探究、学会设计、学会评价。 教学目标 知识与技能： 1．掌握原电池的概念和盐桥电池的工作原理； 2．体会盐桥电池的优点和应用 技能与方法： 通过对单池原电池与盐桥原电池的设计对比，学会比较； 教学重点 电极反应式的书写 教学难点 电极反应式的书写、原电池正负极判断方法 教学方案 教师引导实验探究与学生自主提问推进相结合 教学用品 多媒体设备 一、原电池原理 1．原电池的概念和实质 (1)概念：将化学能转化为电能的装置。
(2)实质：利用能自发进行的氧化还原反应把化学能转化为电能。 理论上，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池 2.原电池构成条件 （1）有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是负极活泼性强的金属与电解质溶液的反应)； （2）有两个活泼性不同的电极：相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属（如石墨）作正极。 【注意】惰性电极是指石墨、金、铂等 （3）有电解质（酸、碱、盐）溶液或熔融电解质；（酒精、蔗糖、汽油、苯等为非电解质，不导电）； （4）形成闭合回路。 ①两电极同时插入电解质溶液中。②两电极直接接触或有导线连接形成闭合回路；【练习1】 3.原电池工作原理： （1）单液原电池
－===Zn2＋ 2e －===Cu 装置举例 第四章电化学基础第 一 节 原 电 池 【教学目标】 1、理解原电池的工作原理和构成原电池的条件。(重点) 2、掌握原电池正、负极的判断及电极反应式的书写。(难点) 3、原电池原理的应用。(重点) 【教学重点、难点】 1. 通过设计铜锌原电池两种方案的对比，加深原电池原理的理解。(重点) 2. 正确书写电极反应与电池反应方程式。(难点) 3. 会设计简单原电池。(重点) 【教学设计过程】一、单液原电池 提问 1：复习原电池的定义。 提问 2：以铜、锌原电池为例，练习电极反应式书写和原电池的工作原理。二、双液原电池 提问 3：双液原电池的定义，原电池的构成条件。 1. 原理(以铜、锌原电池为例) 原电池是利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。 2. 电极反应 锌片负极，发生氧化反应电极反应式：Zn －2e 铜片正极，发生还原反应电极反应式：Cu2＋＋ 总电极反应式为：Cu2＋＋Zn===Cu ＋Zn2＋ 3. 构成条件 条件两个活泼性不同的电极，较活泼的做负极电解质溶液形成闭合回路能自发地发生氧化还原反应 【思考与交流】：对比单液原电池和双液原电池的原理和优缺点。 三 原电池正、负极的判断方法 【问题导思】 ①原电池中，电子流出的极是正极还是负极？ ②若某电极在反应过程中增重，是原电池的正极还是负极？
【小结】原电池正、负极的判断方法有哪些？ 1.由组成原电池的两极材料判断 较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。 2.根据电流方向或电子流向判断 外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。 3.根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断 在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 4.根据原电池中两极发生的反应判断 原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。若给出一个总方程式，则可根据化合价升降来判断。 5.根据电极质量的变化判断 原电池工作后，某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，该极为正极，活泼性较弱；反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，为负极，活泼性较强。 6.根据电极上有气泡产生判断 原电池工作后，如果某一电极上有气体产生，通常是因为该电极发生了析出H2 的反应，说明该电极为正极，活动性较弱。 7.根据某电极(X)附近pH 的变化判断 生成H2 或吸收O2 电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH 增大，因而原电池工作后，X 极附近的pH 增大了，说明X 极为正极，金属活动性较弱。 特别提醒 原电池中，活泼性强的金属不一定做负极：如下面的原电池。 (1) 中Al 作负极，因为Al 能与NaOH 溶液反应而 Mg 不能与NaOH 溶液反应，Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O；(2) 中Cu 作负极，由于Fe 在浓硝酸中发生钝化，所以Cu 为负极； 小结：两极判断时，与电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关。 变式训练
必修2 第二章化学反应与能量 年级高一学科化学笔迹编辑 视频录制审核年月日【课题】第一节原电池第三课时 【学习目标】1.学习方法：通过自学学习、教师引导、实践活动、实验探究、交流讨论。 2.学习内容：化学电池的原理和电极特点、方程式。 3.学习程度：巩固原电池原理；掌握电极的特点，准确写出电极方程式。 共同学习内容与过程 1.请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应： Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+设计成一个原电池。 2.发展中的化学电源1.（1）电解液：。 （2）电极材料： 正极，负极。 （3）电极反应式： 负极: 正极: 2.想一想：左侧各种电 池的工作原理是否相 同，若不相同他们有哪 些差异性呢？ 知识点一：干电池 1.最古老的电池是巴格达电池。 2.干电池（一次电池）特点：内部 氧化还原反应不可逆 （1）锌锰电池是以二氧化锰为正 极，锌为负极，氯化铵水溶液为主 电解液的原电池。俗称干电池。在学术界中又称为勒克朗谢电池。 （2）为了延长电池使用寿命，将电解质NH4Cl换成了，以锌为负极，二氧化锰为正极的原电池。制成了碱性锌锰电池，简称碱锰电池。 知识点二：充电电池（二次电池），它在放电时进行氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），这样可实现化学能转变为电能（放 1.伊拉克考古学家在 巴格达城郊，发现文物，其中包括陶瓷器皿和生锈的铜管、铁棒。 1.（1）电极反应式： 负极： 正极： 总反应： （2）电极反应式： 负极： 正极： 总反应： 干电池 蓄电池锂离子电池 碱性电池
电），再有电能转变为化学能（充电）的循环。 1.铅蓄电池：由正极板 群、负极板群、电解液和 容器等组成。充电后的正 极板是棕褐色的二氧化 铅(PbO 2 )，负极板是灰色 的绒状铅(Pb)，当两极板 放置在浓度为27%~37%的 硫酸(H 2SO 4 )水溶液中时， 极板的铅和硫酸发生化学反应 2.镍镉电池：以Cd为负极，NiO(OH)为正极，以KOH为电解质，其寿命比铅蓄电池长，广泛用于收录机、无线对讲机等。 知识点三：燃料电池（绿色电池） 是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。电极材料一般为活化电极，如铂/活性炭电极等，电极本身只是一个催化转化元件。构成：负极—燃料； 正极—阻燃剂。 1.氢氧燃料电池 （1）负极：H 2正极：O 2 电解质：酸性/碱性/中性溶液 （2）优点：燃料和氧化剂连 续地由外部供给，在电极上不 断地进行反应，生成物不断地 被排出 ①②③④ 1.铅蓄电池电极反应式： 总反应： 放电时： 负极： 正极： 2.由于镉有毒重金属，是致癌物质，废弃的镍镉电池如果不回收， 会严重污染环境，也制约了镍镉电 池的发展。 燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从 外表上看有正负极和电解质等，像 一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂” 1.（1）电极反应式 总反应： ①电解质溶液为KOH溶液 负极： 正极: ②电解质溶液为稀H 2 SO 4 溶液 负极： 正极: ③电解质溶液为NaCl溶液 负极： 正极: 燃料电池负极反应物种类比较繁多，可为氢 气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质。 总反应化学方程式： 负极反应： 正极反应： 解题思路： 一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写，即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式，然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反式即得负极反应式。 1.有一新型燃料电池，是用两根金属做电极插 入KOH溶液中，然后向X极通入CH 4 ，向Y极通 入O 2 ，关于此燃料电池的说法错误的是 （） A．通入CH 4的X极是负极， 1.考察:化学电池的分类
原电池（第3课时） 高中化学选择性必修1第四章第一单元学习目标 1.通过分析盐水小车电池装置的工作原理，体会环境中氧气在空气电池中的作用； 2.通过对电池装置问题的发现与改进，巩固对分析原电池问题角度的认识。 3.认识锂电池发展史，思考如何不断改进锂电池的过程中，巩固与提升对原电池原理知识和化学反应原理知识的认识。 情境导入 基于原电池研究的历史足迹逐步完善原电池的设计模型，通过分析盐水小汽车的工作原理，结合原电池知识，讨论一些更复杂的问题。从模型出发认识锂离子电池，结合2019年三位诺贝尔化学奖获得对锂电池改进的不同贡献的材料，思考如何应用原电池原理知识和化学反应原理知识改进锂电池；讨论二次锂离子电池的工作原理问题以及废旧锂离子电池的回收问题。电池在需求和创意的推动下，不断向更新的方向发展。 学习任务 【任务一】盐水小汽车电池工作原理分析 【任务二】认识不同的汽车动力电池 【任务三】认识锂电池发展史 【任务四】二次锂离子电池的工作原理问题以及废旧锂离子电池的回收问题 学习活动 【任务一】盐水小汽车电池工作原理分析 【活动设计】
1.【观看视频】盐水小汽车电池工作原理分析，小汽车电源结构拆分：【讨论分析】如何形成了原电池？请画出原电池工作示意图进行说明。【知识】盐水电池工作原理： 2.【思考交流】盐水小汽车Zn电极表面的Zn(OH)2是如何产生的 3.请给生产商一个改造电池的建议，以能够延长盐水小汽车行驶的时间。
【方案展示】盐水汽车续航改进方案 【设计意图】 引导学生运用原电池工作原理分析与解决问题，通过分析盐水小车电池装置的工作原理，体会环境中氧气在空气电池中的作用；通过对电池装置问题的发现与改进，巩固分析原电池问题角度的认识——电极反应和粒子迁移； 【任务二】认识不同的汽车动力电池 【活动设计】 1.介绍新能源汽车的特点： 2.介绍各种新能源汽车电池类型，引出比能量概念 比能量（比功率）：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少（或功率的大小） 【设计意图】 简介汽车动力电池的特点，讲解比能量和比功率的概念。将学科知识与生活中的情境关联起来，激发学生学习兴趣，凸显化学与生活的密切联系，让学生感受学习化学的魅力。 【任务三】认识锂电池发展史 【活动设计】
第四章电化学基础 §4.1 原电池 一、探究目标 体验化学能与电能相互转化的探究过程 二、探究重点 初步认识原电池概念、原理、组成及应用。 三、探究难点 通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这 种转化的综合利用价值。 四、教学过程 【引入】 电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如， 日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机这一切都依赖于电池的应用。那么， 电池是怎样把化学能转变为电能的呢？我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。 【板书】§ 4.1原电池 一、原电池实验探究 讲：铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质，利用这三种物质我们再现了 1799 年意大利物理学家 ---- 伏打留给我们的历史闪光点！ 【实验探究】 ( 铜锌原电池) × Cu Zn 实验步骤现象 1、锌片插入稀硫酸 2、铜片插入稀硫酸 3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫 酸 【问题探究】 1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？ 2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？ 3、锌片的质量有无变化？溶液中c (H + ) 如何变化？ 4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？
5、电子流动的方向如何？ 讲：我们发现检流计指针偏转，说明产生了电流，这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖----原电池。 【板书】（ 1）原电池概念：学能转化为电能的装置叫做原电池。 问：在原电池装置中只能发生怎样的化学变化？ 学生：Zn+2H +2+2 ↑=Zn +H 讲：为什么会产生电流呢？ 答：其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时，由于分子热运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的 定向移动形成电流。 （2）实质：将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电 能的形式释放。 问：那么这个过程是怎样实现的呢？我们来看原电池原理的工作原理。 （3）原理：（负氧正还） 问：在锌铜原电池中哪种物质失电子？哪种物质得到电子？ 学生：活泼金属锌失电子，氢离子得到电子 问：导线上有电流产生，即有电子的定向移动，那么电子从锌流向铜，还是铜流向锌？ 学生：锌流向铜 讲：当铜上有电子富集时，又是谁得到了电子？ 学生：溶液中的氢离子 讲：整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，形成电流，同时 氢离子在正极上得到电子放出氢气，这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。 讲：我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反，所以电流的方向是从铜到锌，在电学 上我们知道电流是从正极流向负极的，所以，锌铜原电池中，正负极分别是什么？ 学生：负极（ Zn）正极（Cu） 实验：我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确！ 讲：我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方程式或电极反应。
《原电池》教学设计 一、设计思想 “高中化学课程应有利于学生体验科学探究的过程，学习科学研究的基本方法，加深对科学本质的认识，增强创新精神和实践能力”，新的普通高中化学课程标准要求教师必须更新原有的教育观念、教育模式和教学方法，注重高中化学教学中的“引导—探究—发现”教学模式的实施，培养具有独立思考能力以及强烈的创新意识等综合素质的人才。 “发现法”作为一种教学方式，无论是教学过程，还是教学目标，更多关注的是学生的学，这种意义下的“发现学习”，以学生的自主探索、合作学习、科学探究为主要特征，学习过程中，学生在原有的认知基础上，其元认知、动机、行为都能得到积极有效的参与。本堂课教学设计充分体现“发现式”课堂教学模式。 二、教材分析 本册教科书的主要任务是带领学生学习化学反应的基本原理，认识化学反应中能量转化的基本规律，而本节内容则以必修II第二章第二节《化学能与电能》所涉及的原电池常识为基础，通过进一步分析原电池的组成和探究其中的原理，引出内电路、外电路等概念，恰能很好地全面体现本册教材的目标特点。同时教师还须把握好教学深度，只要求学生能写出相关的电极反应式和电池反应式，对化学的研究和应用只需有一个概貌性的认识即可。 三、学情分析 这一节内容是以必修II第二章第二节“化学能与电能”为基础，是对必修II基础的加深和提高，在化学必修II中，学生对于原电池已经学习了相关的知识，只是很浅显，只是要求能够举例说明原电池中化学能和电能的转化关系及其应用，而在选修IV中则应使学生从微观层面对原电池和原电池的原理有个更加深刻的认识和理解。 四、三维目标 ●知识与技能： 1．使学生进一步认识原电池，理解原电池原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。 2．会设计简单的原电池。 ●过程与方法： 1．通过故事情境的创设，引出原电池 2．通过观看动画模拟，进而深入理解原电池的结构和工作原理。 3．通过讨论、探究与归纳，掌握原电池的结构和工作原理，知道内电路、外电路等概念。 ●情感态度与价值观： 通过质疑、提问、假设、验证等系列的探究活动，体验其中的困惑与快乐，强化科学探究的意识和方法，培养科学严谨的态度和创新的精神，感受科学的内在美。 五、教学重点和难点 重点：进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。 难点：原电池的工作原理。 六、教学策略与方法 ●教法
第一节原电池教学案1 [知识与技能]：1、使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件 2、能够写出电极反应式和电池反应方程式。 [过程和方法]:通过分组实验培养学生观察能力与分析思维能力。 [情感和价值]：体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任和使命感。 [教学重点]：原电池的工作原理。 [教学难点]：原电池的形成条件及电极反应；原电池电极名称的判定 [教学过程]： [温故而知新]：1、原电池是将化学能转化为电能的装置。 原电池反应的本质是氧化还原反应反应。 2、如右图所示，组成的原电池： （1）、当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是负（填“正” 或“负”）极，其电极反应为Zn －2e- = Zn 2+，该反应 是_氧化（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是正极，其 电极反应为2H+ +2e- =H2↑,该反应是还原反应。 （2）、当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极是负极，其电极反应为： Zn －2e- = Zn 2+，该反应是氧化反应；Cu电极是正_极，其电极反应为 Cu2+ + 2e- = Cu,该反应还原_反应. 3、原电池原理：填写页表中的空白 [情景导入]：同学们，请你们学校的夜晚，我们除了感叹学校美丽之外，你有没有想过：是谁给我们燃亮了黑夜、送来了光明？对！是电，正因为电，也让我们的 生活世界变得五彩斑斓。我们在化学必修2中已经认识了一种可以让化学能直 接转化成电能的装置——原电池。这节课我们将继续探讨有关原电池的知识。[板书]：第一节原电池 一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究 [过渡]：我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。 这是什么原因造成的呢？造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许多
温度计 第一单元第三节 化学能转化为电能——电池 第1课时 原电池的工作原理 【教学目标】 1.通过观察 “Cu-Zn （CuSO 4溶液）”原电池装置产生电流过程中的系列现象（如：电流强度变化、电极表面现象、电解质溶液温度变化等），感受“氧化剂和还原剂直接接触”的原电池装置在实现能量转化的过程中存在效率问题，进一步体会能量间可以相互转化及转化过程中能量守恒。 2.通过观察“Cu-Zn （盐桥）”原电池装置特点及产生电流的实验现象，分析形成电流的微观过程，了解盐桥的作用，进一步了解“氧化剂和还原剂完全隔离”的原电池装置的反应原理。 3.能够根据电极材料、氧化还原反应原理判断电池正、负极，写出电极反应式和电池反应方程式。 4.能够根据具体的氧化还原反应，设计简单原电池装置。 5.经历“Cu-Zn （CuSO 4溶液）”原电池装置到“Cu-Zn （盐桥）”原电池装置改进的分析过程，感受科学研究中发现问题、分析问题、解决问题的探究过程。 【教学过程】 一、原电池的工作原理环节一、组装Cu-Zn-CuSO 4单液电池并进行实验。 设计目的：回忆原电池的构成条件、培养系统观察和描述实验现象的能力，引出单液原电池能量转化率低的问题。 【学生活动1】已知Zn(s)+Cu 2+(aq) =Zn 2+ (aq) +Cu(s) △H<0，用以 下药品和仪器组装原电池（如图2），记录实验现象（注意观察锌片表 面、温度计读数和电流表的读数变化），写出电极反应方程式。 【学生实验1】实验目的：通过Cu-Zn-CuSO 4原电池实验，发现单液原 电池能量转化率低的问题。 实验药品和仪器： Zn 片，Cu 片，1mol/L CuSO 4溶液， 灵敏电流表，导线，烧杯，胶头滴管，温度计。 实验装置图：（如图2） 【思考与交流1】 ①构成原电池的条件是什么？ 图2 Cu-Zn-CuSO 4原电池
第1节原电池 第3课时 教学目标 1．了解和学习电池的分类、优点及使用范围。 2．了解几类化学电源的构造、原理。 3．掌握原电池电极方程式及总反应方程式的书写。 教学重难点 原电池电极方程式及总反应方程式的书写。 教学过程 导入新课 【提问】日常生活中，你见过哪些化学电源。 【总结】普通干电池、摄像机专用电池、“神七”用太阳能电池、纽扣电池、手机电池、笔记本专用电池等。 【过渡】这一节课我们继续学习化学电源。 讲授新课 教学环节：化学电源的概念和分类 一、化学电源的分类、优点及判断 【讲述】化学电源是将化学能变成电能的装置。原电池是化学电源的雏形，常分为如下三类： 【讲述】一次电池：就是放电后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质逐渐被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一
次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 ②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。即它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现将化学能转变为电能（放电），再由电能转变为化学能（充电）的循环。 ③燃料电池：是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。 【设疑】化学电源有哪些优点呢？ 【讲述】方便携带、易于维护、能量转化效率高，供能稳定可靠，可以制成各种形状、大小和容量不同的电池及电池组等。 【设疑】判断电池优劣的主要标准是什么呢？ 【讲述】从以下三个方面进行判断： （1）比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L。 （2）比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的多少，单位W/kg或W/L。 （3）电池的可储存时间的长短。 【强调】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，其质量好。 【思考与讨论】 【明晰】在日常生活和学习中，你用过哪些电池？你知道电池的有哪些种类？ 二、一次电源 【讲述】一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。现在我们通过普通锌锰干电池和碱性锌锰干电池、银锌电池了解一次电源。 (1)普通锌锰干电池
第三课时原电池原理及应用 【明确学习目标】 1．理解原电池的工作原理; 2．会判断原电池的正负极，能够利用氧化还原反应设计简单的原电池; 3．掌握原电池反应方程式和电极反应式的书写。 课前预习案 【新课预习】学生阅读教材P70～P73，并思考下列问题： 1.原电池的构成条件和原理;2．原电池中盐桥的作用、意义，半电池的概念、电极反应式的书写;3．自发进行的氧化还原反应如何设计为原电池;4．原电池原理有哪些应用。 【预习中的疑难问题】 课堂探究案 一、【合作探究1：原电池的构成条件探究】 1.分析下列装置，回答下列问题 ⑴上述装置中，能构成原电池的是。写出电极反应和总反应。 ⑵分析上述装置中形成的原电池装置的构成条件、装置缺点。 2.如图装置，可使原电池不断地产生电流，试分析其原理和盐桥的作用。 ⑴构成原理：①盐桥中通常装有， 溶液中，逐渐溶解，形成 盐桥存在时，ZnSO 4 进入溶液；从经过流向铜 溶液中的从铜片上得到成为铜沉 片；CuSO 4 积在铜片上；随反应的进行，左边烧杯溶液中增 大，右边烧杯溶液中减小。同时，盐桥中的Cl －会移向溶液，会移向CuSO 溶液，使溶液 4 均保持，氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不断地产生电流。 ②取出盐桥后，不能形成闭合回路，造成电流中断，构不成原电池。 ⑵结合上述分析，对比无盐桥的原电池装置，试分析盐桥的作用。 ①通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来形成，中的离子向定向移动，可使电流持续传导。 ②盐桥将两个半电池完全，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，有利于最大限度地将化学能转化为电能，故在使用盐桥时 。 【总结：】（同学们用自己的话总结） 1.原电池的构成条件和原理; 2．原电池中盐桥的作用、意义，半电池的概念。 二、【合作探究2：原电池正负极判断及电极方程式的书写方法】 1.回顾以前的知识，怎样判断原电池的正负极？根据要求填写下列表格。
《原电池》教学设计 （节选自必修二第二章第二节：化学能与电能） 教学流程图： 演示实验讲解原电池工作原理 演示实验判断原电池正负极方法
教学过程： 教师活动学生活动设计意图 【引入】通过格林太太的故事，病症，引出原电池课题。问题与思考： 格林太太的病因是什么 能为她开个处方吗 引入课题， 激发学生学 习的兴趣。 【实验探究一】将一锌片、铜片平行插入稀硫酸中。 【问题讨论一】我们可观察到什么现象说明了什么问题 Zn + 2H+ = Zn2+ H 2 ↑ 【实验探究二】在实验一的基础上用一根导线将铜片和锌片连接起来 【问题讨论二】我们又观察到什么现象铜片上的气泡可能是什么气体H元素原来是以什么形式存在的从氢离子到氢气，氢离子是得到电子还是失去电子得到的电子是谁失去的锌失去的电子是怎样转移到铜片上去的怎么验证你的猜想观察实验现象，回答问题。 仔细观察实验现象，回答问 题。 通过实验， 观察，思考， 发现问题， 解决问题。 锻炼学生的 分析推理能 力。 【实验探究三】在实验二的基础上，在导线中接入一电流计【问题讨论三】仔细观察电流计指针有什么变化 探究问题的过程： 发现问题提出猜想 验证猜想得出结论观察实验现象，得出实验结 论。 H 2 SO 4 通过实验验 证理论猜 测。 Cu Zn H2SO4 新课导入（故事导入） 学生分组实验探究原电池构成条件单点学生回答 是否构成 原电池练习 两名学生上台 设计简单原电池 分小组讨论设计水果电池两名学生上台 制作水果电池 下台展示成果 课堂练习 小结 布置作业
板书设计： 原电池 1、原电池的定义：将化学能转变为电能的装置叫做原电池。
2019-2020年人教版高中化学必修二2-2 《化学能与电能——原电池》教案本节教学内容选自人教版普通高中课程标准实验教科书必修《化学2》第二章《化学反应与能量》第二节《化学能与电能》中的“化学能转化为电能”片段。本节的内容是原电池，包括原电池装置的设计原理、设计意图、本质及构成条件。关于化学能与电能在必修模块和选修模块中均有安排，在必修模块中只要求举例说明化学能与电能的转化关系及其应用，认识研制新型电池的重要性。 从学科知识体系角度来看，节课内容是学生学习了化学必修1《氧化还原反应》与必修2的《化学能与热能》等内容之后而学习的，所以本节课是对氧化还原反应的本质再探究和延伸，同时也是对化学能与其他能量之间转化的补充，是建立电化学基本概念的基础；在化学选修1（化学与生活）中金属腐蚀与防护，以及选修化学的学生学好化学选修4（化学反应原理）中还将进一步对电化学知识进行深入讨论，所以本节课为后面知识的学习提供了理论基础。综上所述，在知识结构上原电池起到了承上启下的作用。 从生活和社会角度来看，电能在现代社会生活中起着无可取代的作用，电池也广泛应用于社会生活的方方面面。了解电池工作的原理，掌握基本的电化学知识对生活生产都有非常重要的意义。 二、学情分析 学生在以前的学习中已经学习过了氧化还原反应，能量之间转换，电解质溶液，金属活泼性等化学知识及物理电学的相关知识，已为本节课的学习做好了一定知识储备；具备了一定的实验探究能力。 1、学生已经掌握了氧化还原反应，知道氧化还原反应的本质是电子的转移，能够把氧化反应和还原反应分开讨论。 2、物理中已经学过电子的定向移动形成电流，对氧化还原过程中电子的移动能够产生电流可以产生认同，但又对不借助于原电池装置的氧化还原反应没有电流产生存在疑惑。 3、知道电解质溶液能够导电，溶液中的离子能够在电场的作用下定向移动，但这一概念建立在正负相吸的基础上，可能会对原电池内电路离子流向理解有困难。 4、已经学习了化学能与热能的转化，能够以此为基础理解化学能与电能的转化，但对
第1节化学反应与能量变化 知识点1、化学反应中的能量变化 1.实验探究 实验操作实验现象结论 ①看到有气泡产生 ②用手触摸反应后的试管，温热 ③用温度计测得反应后温度升高该反应产生气体，放出热量 (1) (2)闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯①混合物呈糊状 ②闻到刺激性气味 ③用手触摸杯壁下部，冰凉， 用手拿起烧杯，木片与烧杯 粘在一起 该反应产生NH3和 H2O，吸收热量 释放能量。 特别提醒：化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。 2、吸热反应与放热反应 （1）化学反应都伴随着能量变化，有的反应释放能量，有的反应吸收能量。 ①吸热反应：最终表现为吸收热量的化学反应。 ②放热反应：最终表现为释放热量的化学反应。 （2）常见的放热反应和吸热反应 放热反应吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl 反应 ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应
【知识总结】有关吸热反应和放热反应理解的三个“不一定” (1)放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应在常温下能发生。 (2)需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (3)放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程也不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 3. 吸热反应和放热反应的判断方法 (1)根据反应物和生成物总能量的相对大小判断——决定因素。 若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，否则是吸热反应。 (2)根据化学键破坏或形成时的能量变化判断——用于计算。 若破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量，属于放热反应，否则是吸热反应。 (3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。 由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。【跟踪训练】1.（2021·甘肃庆阳期中）在一定条件下，1mol白磷转化为红磷放出29.2kJ热能。在该条件下，下列说法正确的是() A．白磷比红磷的能量低B．该变化为物理变化 C．白磷比红磷稳定D．该变化的本质是旧化学键断裂，新化学键形成2. (2021·湖南师大附中期中)下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是() 3．(2021·山东泰安期末)已知2H→H2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是()
化学反应与能量变化 （导学案） ①：复习巩固 学习目标与核心素养 学习目标 1、通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。 2、理解原电池的概念及工作原理和构成条件。 3、了解干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。 4、能正确书写简单化学电源的电极反应式。 核心素养 1、科学探究：认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。 2、创新意识：利用原电池原理能设计原电池。 3、宏观辨识与微观探析：会分析物质化学变化中的能量变化与物质微观结构的关系。 ②：新课导入 引入 我们日常使用的电能主要来自火力发电。火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是关键。 思考与交流 1、煤炭是非可再生资源，会造成能源危机 2、煤炭燃烧会产生污染性气体
3、经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低 实验探究 【实验6-3】 (1) 将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 (2) 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 (3)如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。 ③：课堂练习 1．肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N键为942、O=O键为498、N—N键为154，则断裂1molN—H键所需的能量(kJ)是 A．194B．391.5C．516D．658 2．某原电池的结构如图所示，下列说法错误的是 A．Zn为该原电池的负极，发生氧化反应 B．Cu电极上的反应为Cu2++2e-=Cu C．电子由Zn电极流出，经过溶液流入Cu电极
第三课时化学电源学习目标导航 学习任务常见的化学电源 NO.1自主学习·夯实基础 1.一次电池 (1)特点:电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行),如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为负极,电极反应是Zn-2e-Zn2+。
②石墨棒为正极,最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。 2.二次电池(充电电池) (1)特点:二次电池在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆 向进行,使电池恢复到放电前的状态。 (2)能量转化:化学能电能。 (3)常见的充电电池:铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3.燃料电池 (1)特点:①反应物不是储存在电池内部;②能量转换效率高、清洁、 安全;③供电量易于调节。 (2)燃料电池常用的燃料有:氢气、甲烷、乙醇等;常用氧化剂:氧气。微思考:二次电池能无限次反复充电使用吗? 提示:电池在工作时,化学能转化为电能的同时,也有少量能量转化为 热能或以其他能量转化形式损失,所以二次电池不能无限次反复使用。NO.2互动探究·提升能力 探究1 电池类别的辨别
问题1:图示三种电池的类别分别是什么? 提示:燃料电池、一次电池、二次电池。 问题2:结合所学知识判断干电池与充电电池的本质区别,燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别。 提示:干电池是一次性电池,放电之后不能充电,即内部的氧化还原反应是不可逆的;充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部,而是从外部提供,这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。 探究2 电极反应式的书写 问题3:以30%的KOH溶液作电解质溶液的氢氧燃料电池的负极和正极的电极反应式是什么?KOH溶液的浓度如何变化? 提示:通氢气的电极为负极,电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O;通O2的电极为正极,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。总反应方程式为2H2+O22H2O,KOH的物质的量不变,但随着反应的进行,产生水会将溶液稀释,因此KOH溶液的浓度降低。 问题4:若以KOH溶液做电解质溶液,锌锰干电池的总反应式为 Zn+MnO2+2H2O Zn(OH)2+Mn(OH)2,则该电池的正、负极反应式分别是什么? 提示:负极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2, 正极反应式为MnO2+2e-+2H2O Mn(OH)2+2OH-。
▼ ▼知识点：
一、化学反应及能量变化
1、化学反应的实质、特征和规律 实质：反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成 特征：既有新物质生成又有能量的变化 遵循的规律：质量守恒和能量守恒 2、化学反应过程中的能量形式：常以热能、电能、光能等形式表现出来 二、反应热与焓变
【注意】（1）反应放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小； （2）反应是否需要加热，只是引发反应的条件，与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应，也有部分吸热反应不需加热，在常温时就可以进行。
三、热化学方程式 （1）定义：表明反应放出或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式； （2）意义：热化学方程式不仅表示了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 （3）热化学方程式的书写 ①要注明温度、压强，但中学化学中所用的△H数据一般都是25℃、101Kpa下的数据，因此可不特别注明； ②必须注明△H的“＋”与“－”。“＋”表示吸收热量，“－”表示放出热量； ③要注明反应物和生成物的聚集状态。g表示气体，l表示液体，s表示固体，热化学方程式中不用气体符号或沉淀符号； ④热化学方程式各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。因此热化学方程式中化学计量数可以是整数也可以是分数； ⑤注意热化学方程式表示反应已完成的数量，由于△H与反应完成的物质的量有关，所以化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H相对应。即对于相同的物质反应，当化学计量数不同，其△H也不同。当化学计量数加倍时，△H也加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
【2019统编版】 人教版高中化学必修第二册第六章 《化学反应与能量》 全章节备课教案教学设计
6.1《化学反应与能量变化》教学设计 教材分析 “原电池”是高中化学教学的内容之一，分为两次在必修和选修部分依次进行教学，本课是人教版必修第二册第六章第一节化学反应与电能的内容。原电池是在氧化还原反应的基础上，运用特定装置将氧化反应和还原反应分开，从而获得电流，使化学能转化为电能的装置，既涉及氧化还原反应等化学知识，又涉及直流电路、能量等物理知识，是比较综合和有难度的内容。 由于原电池的内容在选修中还会深入学习，因此本课只力求帮助学生塑造对原电池的基本认识，而一些深入的细节则留待以后完善。本节课的设计主要从模型认知的角度出发，期待学生通过观察现象、证据推理、实验探究等活动构建原电池的模型。 学情分析 学生已经在必修第一册中学习了氧化还原反应的知识，在本章中简单学习了化学反应与能量的一般规律，本节的任务是学习原电池装置，并理解通过原电池装置可以将氧化还原反应以及化学能与电能的转化结合起来。 要对原电池有较为准确的认识，还需要物理学中直流电路和能量的相关知识，学生在高中物理中还没有学习到这些内容，只是在初中物理中进行了初步地学习，掌握的较少，因此不宜在这方面深入展开。 学生对于普通的氧化还原反应已经有了一定的掌握，但原电池的不同之处在于氧化反应和还原反应分别在两极发生，整个化学反应拆开在装置两个不同的位置进行，这对于学生是陌生的，在理解上会有一定困难，因此本节课通过实验事实验证这一结论，以直观印象帮助学生接受这一陌生现象，进而进行模型总结形成理论知识。 教学目标 1.能够识别简单的单液原电池，并分析其中的微粒定向迁移与转化。通过对实验现象的观察与分析，诊断并发展学生从宏观与微观角度理解化学反应与物理现象的水平。 2.通过观察、分析与已有认知矛盾的实验，以及设计实验验证假设等活动，诊断并发展学生证据意识、证据推理的水平。 3.通过构建原电池模型，并进行应用，提高抽提模型、再现模型和应用模型的能力。 教学重点 掌握构成原电池装置的要素，能够分析简单原电池的电极反应、离子迁移方向。