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探“电”奇旅
--发展变迁的原电池
人教版选择性必修1化学反应原理第四章第一节《原电池》
教材的地位与作用
本节课选自人教版选择性必修1第四章《化学反应与电能》第一节《原电池》第一课时，授课对象为分科时选择了化学学科的高二年级学生。
1.通过分析单液原电池存在的问题的不足，提出改进假设，提升发现与探究问题的能力；
03
2.能从宏观和微观相结合的视角，总结双液原电池的工作原理，建立双液原电池认知模型；
3.通过探究实验，比较单液电池和双液电池，体会科学研究对于人类社会可持续发展的重要意义
一、教学目标
1、教学目标
01
重点
1.单液原电池装置的改进实验探究；
2.双液原电池的工作原理学习与模型建立；
3.盐桥概念引入与学习。
02
难点
1.发掘与总结单液原电池的不足；
2.设计双液原电池；
3.盐桥的概念与具体作用；
2.教学重点和难点
目录
1.回顾知识，发现问题
3.探索原电池的改进创新
5.原电池的应用
2.实验探索
4.建立双液原电池认知模型
丹尼尔电池
膜电池
伏特电池
电池的发展史
伽伐尼
青蛙实验
A
燃料电池
海洋电池
浓差电池
微生物电池
铝离子电池
……
Zn
Cu
CuSO4
A
一、原电池构成
1、定义
将化学能转化为电能的装置
2、原电池的构成条件
两极一液一回路一反应
知识回顾——原电池
e-
e-
正极
负极
外电路
内电路
H+
H+
锌片：
Zn－2e- = Zn2+
铜片：
2H+＋2e- = H2↑
失电子，
发生氧化反应
得电子，
发生还原反应
电子流向：
负极 → 正极
离子移动：
阳离子(+)：向正极，
阴离子(-) : 向负极。
电子不下水
离子不上岸
总反应：
Zn＋2H+ = Zn2+＋H2↑
电流方向：
正极 → 负极
口诀：阳正阴负/+正-负
【环节一：原电池的工作原理】
总结归纳：原电池正、负极的判断
1、看电子流向
2、看电流方向
3、看离子移向
4、看电极反应类型
5、看总反应式
6、看两极现象
7、看电极材料
特别提醒：不要简单地依据金属的活泼性来判断，要看自发进行的氧化还原反应。
氧化还原反应是原电池的理论基础。
实验现象：
①电流表指针偏转。
②锌片和铜片上均有红色物质生成。
③溶液温度升高。
④一段时间后，电流会逐渐减小。
？
？
？
单液铜锌原电池数字实验探究结果
思考1.锌片上的红色物质是什么？为什么锌片上有红色物质生成？
思考2.为什么电流表读数不断减小？
思考3：如何改进原电池装置，避免Cu2+在锌片上得电子，提高原电池能量转化效率
思考与讨论
CuSO4溶液
Zn
A
Cu
浸有NaCl溶液的滤纸条
ZnSO4溶液
解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触
改进方法：将锌与硫酸铜溶液分开，形成双液原电池
有无电流产生？
该如何解决？
硫酸铜
Cu
Zn
A
改进后
CuSO4溶液
ZnSO4溶液
Zn
Cu
A
【环节二 ：原电池的改进创新】
CuSO4溶液
Zn
A
Cu
浸有NaCl溶液的滤纸条
ZnSO4溶液
盐桥
一种凝胶态的离子导体
盐桥的作用：
①沟通内电路,形成闭合回路；
②平衡电荷，使溶液保持电中性，使电流持续传导。
③避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。
通常是装有含琼胶的KCl 饱和溶液。盐桥中的K＋、Cl－是可以自由移动，琼胶的固定作用可以防止KCl溶液直接流出来。
思考3：盐桥中K+和Cl-的移动方向？
思考1：盐桥中有电子流过吗？
不能，两溶液中SO42-浓度不变
Zn片
Cu片
ZnSO4
CuSO4
Zn2＋
Cu2＋
Cl－
K＋
没有（电子不下水）
思考2：两溶液中的离子能通过盐桥吗？
溶液中SO42-浓度怎么变？
K+向正极移动，Cl-向负极移动；
K＋
Cl－
只出不进
【打破思维定势】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。
正正负负
单液
温度
电流
17.3 ℃
0.126A
25 ℃
0.026A
双液
温度
电流
17.3 ℃
0.007A
现象：能量转化率高，电流弱，但是比较稳定
通过数字化实验比较双液电池与单液电池：
改进
增大电流？
缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积
能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？
【思考】双液原电池电流弱的原因？
1.离子运动的距离长
2.离子运动的通道窄
3.离子容量小
Cu
【环节二 ：原电池的改进创新】
离子交换膜
是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
微电池
【膜电池模型】
微电池
膜电池：能量转化率高，电流强，使用时间长
单液原电池
双液原电池
隔膜原电池
隔膜原电池微型化
原电池的发展变迁
1.写出总反应式并改成离子方程式，
负极电极反应式模板：（升）还原剂－ne-= 氧化产物
正极电极反应式模板：（降）氧化剂＋ne-= 还原产物
2.根据电解质环境，利用H+（酸性）、OH-（碱性），O2-、CO32-（熔融盐）等使电极反应式电荷守恒。
3.配平电极反应式，利用H2O或其他使电极反应式原子守恒。
三步： 1.列物质，定得失
2.电荷守恒看介质
3.原子守恒
注：电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；若有固体生成，一般不标“↓”
电极方程式的书写思路
优先失电子为负极
练习1
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
Mg + 2H+ = Mg2+ + H2↑
Mg－2e_ = Mg2+
2H+ + 2e_ = H2↑
总反应：
离方：
负极：
正极：
根据反应Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 设计原电池。
负极：Fe
正极：一般选碳棒
(1)单液原电池
(2)双液原电池
电解质：CuCl2溶液
电解质：CuCl2溶液、FeCl2溶液
Fe
C
CuCl2溶液
CuCl2溶液
FeCl2溶液
Fe
C
负极：Fe－2e-＝ Fe 2+（氧化反应）
正极：Cu2+＋2e-＝Cu（还原反应）
【环节三 化腐朽为神奇--从金属腐蚀到原电池的设计】
1、加快氧化还原反应的速率
2、比较金属活动性强弱
【环节四 ：原电池原理的应用】
如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：A>B。
3.原电池的应用--从金属腐蚀到防护
金属腐蚀的实质:M-ne-=Mn+
从原电池的视角，如何保护金属使其不发生电化学腐蚀
将碳棒换成比Fe更活泼的金属，如Zn
如何证明装置中没有 Fe2+ 产生
取少量Fe电极区溶液于试管中，再向试管中滴入2滴KFe(CN)(铁氰化钾)溶液，若无蓝色沉淀生成，则说明没有Fe2+生成。
1、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．电子从锌极经过导线移向铜极
B．铜电极上发生反应
C．电池工作一段时间后，乙池的 减小
D．电池工作一段时间后，甲池的 增加
A
【课堂检测】
2、用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U形管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
C
原 电 池
一、单液原电池
二、双液原电池及其工作原理
盐桥作用：1、连通电路 2、平衡电荷
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
三、原电池的电极反应式的书写
四、原电池的应用
课堂小结

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