高中化学-电池史话-原电池的工作原理复习第一课时教学设计学情分析教材分析课后反思

电池史话一一原电池的工作原理复习

第一课时（教学设计）

一、三维目标

知识与技能：

1、能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。

2、能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作

原理。

过程与方法：

1、通过建立原电池、二次电池的工作模型，学会基于证据判断电

极，书写电极反应式和总反应方程式的方法。

2、能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际

问题，如新型电池的开发等。

情感态度与价值观：

1、通过了解电池发展史，体会科学发现的过程，发现科学家的可贵

品质。能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的

利用对自然环境和社会发展的影响。

2、通过对电化学的学习，解决生产生活中的实际问题，感受化学对

社会发展的重大意义，关注与化学有关的社会热点问题。

二、教学重难点

重点：原电池的工作原理

难点：可充电电池的充放电分析

三、课前准备

1、教师实验准备：铜片、铁片、碳棒、导线、烧杯、电流计、硫酸

铜溶液、氯化铁溶液、厨房纸、稀硫酸、培养皿等若干。

2、学生课前完成课前预习区（附后）。

四、教学过程（学案设计附后）

教学环节教师活动学生活动设计意图

环节一：课题【创设情境】创设情景，引

引入近几年移动设发学生思考，

备为我们的生利用学生的生

活带来巨大便活经验和事例

利，电池功不说明电能在当

可没。其工作观看、聆听今社会的巨大

原理是怎样作用和优点，

的？今天我们以及获取电能

来复习原电池的重要性；

的工作原理。唤起对原电池

【PPT】学习目知识的回忆。

标

【教师】我们

今天沿着历史

发展的脉络来

复习。

2

环节二：[PPT]图片展【阅读材料1]1780

课题一电示：电池发明年的一天，意大利解

池史话：电池的灵感来源剖学家伽伐尼

形式的演变史(LuigiGalvani)在

做青蛙解剖时，两手

分别拿着不同的金

属器械，无意中同时

碰在青蛙的大腿上，

青蛙腿部的肌肉立

刻抽搐了一下，伽伐通过最原始的

尼称之为'‘生物电"。电池来帮助学

意大利物理学家生回归电池的

伏特(Alessandro本源，引起学

生物体内的液Volta)在多次实验生对组成电池

体是电解质溶后则认为：大概是肌形式及材料的

液，那么我们肉中某种液体在起关注。

来模拟一下这作用。偶然发现是科

个实验。学家成功的必

【演示实验】然。

模拟伏特电池学生观察现象：将厨

房纸包住锌片，滴上这个实验的设

稀硫酸，在纸上放上计来源于伏打

3

[PPT]展示原铜片，连上电流计。电池，也是给

电池的工作原看到指针发生了偏学生学习盐桥

理图转。和隔膜电池的

伏笔。

请同学们画出该原

电池工作原理图。

结合实验和记

完成【典例1】忆，画出原电

学生：回答原电池的池原理图，加

工作原理深对原理的认

识。巩固刚才

【阅读】1836年，的复习。

英国的丹尼尔对“伏

特电堆”进行了改

良。

双池双液蓄电池技

【PPT】展示双术是将现今的铅酸

液盐桥电池图蓄电池与碱性蓄电

池去劣存优。蓄电池

使用范围更广、寿命

更长、充放电效率更

4

高。从理论上讲，一沿着电池发展

个充满电的桥式蓄的历史引出双

电池若干年后接通液电池，在分

桥路开关，其电能不组实验中，让

会有任何损耗。学生动手体验

【分组实验】请将反电解质溶液中

应2Fe3++Cu=2Fe2+离子对电池的

+Cu21,设计成双液重要性，在没

【板书】电池。画出装置图，有盐桥的条件

1、正负极判断组装实验。下，用厨房纸

2、盐桥的作用【学生】pad提交代替，体现了

3、电极方程式【典例2】学生完成盐桥的不便携

书写注意事项并回答。不实用，及隔

膜的优势。

【思考】问题组一

【质疑】若换1、如何判断正负

成阴离子交换极？

膜可以吗？与2、盐桥的作用有哪学以致用才能

阳离子交换膜些？把学科的知识

比，哪一个更3、电池电极反应式内化成素养。

好？书写步骤及注意事

5

项有哪些？

【变式1】学生完成

并回答。

学生讨论、回答。

理论上可行和

实际上可行是

不一样的，对

待科学要严

谨、辩证。

环节三：【阅读材料3】由于

课题二以金属为原料容易

电池史话：电【小结】造成原材料浪费，废

池材料演变史板书：隔膜的弃电池还会造成环

作用。境污染。能够经过多

次充电放电循环，反

复使用的蓄电池成需求是发明的

6

为新的方向。蓄电池动力，材料的

的应用领域越来越进步是电池变

广，电容更大，性能革的重要推

更稳定，充电更便动，通过阅读

捷。材料，培养学

【典例3】学生完成，生的全局观，

pad提交展示协同发展的思

【师】二次电维。

池如何实现充

放电？铅蓄电

池是典型代反应原理的本

表。[PPT]可充电电池质就是原理是

的思维模型一定的，从基

础、典型电池

外接.一负极网电槌

还总反应，朗~1九电国而放电一&极:恨化反应

.化反应，阳祖-一।1电池:一二正收，还1ft反应来巩固充放电

||______________________1

外楂曲篱正槌HUltt

【师生】共同【阅读材料4】电解原理，更能落

总结质溶液的发展对电实学科的本

池的发展锦上添花，质。

整个电池的发展史

也可以说是一个“试

试各种金属或材料

能不能造电池”的历

7

史。现在电池界最红

的金属是“锂、恰

好锂电池具有能量

重量比高、电压高、

自放电小、可长时间

存放等优点，所以它回到日常生活

在近30年中取得了的前沿，科技

巨大发展。发展的最前

【视频】锂电池发展端。掌握最新

史信息，解读信

学生观看、思索息，跟随时代

【典例4］【变式】的脚步是当代

学生完成讲解学生必备素

【引导学生】【阅读材料5】学生质。

思考未来电池阅读

方向，启发学

生，激发学生通过题目理解

学习兴趣锂电池。

【师】对本节聆听、整理记忆

知识小结科技的发展是

知识的支持，

是人类的智

8

慧。

作业Pad推送

课前预习区设计:

【课前预习区】

一、分析图一，回答以下问题:

图1图2

【问题组1】

(1)上面装置是原电池还是电解池？在装置图中表示出：外电路

电子及溶液中离子的移动方向？

(2)写出电极反应式和总反应式。

(3)上面原电池、电解池构成条件是什么？

(4)分析上面原电池、电解池电极的判断方法是什么？

【归纳总结一】

1.原电池工作原理分析：图1表示池，是将能转换成

能的装置。原理是一个自发的氧化还原反应。锌做极，电

子，发生反应；铜做极，在铜电极上电子

9

而发生反应。

2.原电池的构成条件

3、原电池、电解池中电极的判断方法

【预习检测】[-1卢1

1.根据装置图回答：一]——丁石桂揖。

⑴请判断右面装置图表示的石墨嘴-岁石墨SJI04

KOH谢版一二二

是电解池还是原电池装置？请分别在图上表示标出电极。

(2)标出电子转移方向、离子运动方向。

(3)写出电极反应式(当反应中出现-2价氧元素时，环境不同，产

物有何不同？)

下列装置

的线路接

NaOH溶液CuSC\溶液

BD

通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是()

【课堂学习区】

课题一电池史话：电池形式的演变史

【任务一】一、原电池工作原理分析

【探究任务】“环保”已经成为了现在最流行的词汇。环保的核心是

“新能源”，而新能源的核心则是电池。纯电动车所采用的电池，是

所有电池种类中电容量最大，同时也是技术难度最高的一种蓄电池。

【阅读材料111780年的一天,意大利解剖学家伽伐尼(LuigiGalvani)

在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青

蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，他称之为“生物电二

伽伐尼的发现引起了物理学家们的极大兴趣。意大利物理学家伏

着LED灯

11锌的1逼片

-------

h—二稀硫酸

----•■X

二IZz二

特(AlessandroVolta)在多次实验后则认为：伽伐尼的“生物电”之

说并不正确，青蛙的肌肉之所以能产生电流，大概是肌肉中某种液体

在起作用。

【演示实验】模拟伏特电堆：

实验用品：稀硫酸、锌片、铜片、厨房纸、导线、电流计、表面皿。

【例题1】下图是根据原电池原理设计的LED灯发光的装置：

(1)该装置中，存在怎样的能量转化过程？

(2)如果将硫酸换成柠檬汁，导线中会不会有电子流动？如果将锌片

换成铁片，电路中的电流方向是否改变？

【归纳小结1】：原电池的工作原理分析

【任务二】电极的判断方法

【阅读材料2]1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。

在两个金属板之间灌装液体，双池双液蓄电池技术是将现今的铅酸蓄

电池与碱性蓄电池去劣存优。原酸性蓄电池负极结晶钝化的现象及碱

性蓄电池正极物质易分解，自放电严重的现象被彻底根除。从理论上

讲，一个充满电的桥式蓄电池若干年后接通桥路开关，其电能不会有

任何损耗。

【分组实验】请将反应2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,设计成双液电池。

画出装置图，组装实验。

实验用品：铁片、碳棒、锌片、FeC13溶液、硫酸铜溶液、厨房纸、

12

稀硫酸、导线、烧杯、电流计。

【典例2］如图所示原电池的盐桥中装有

饱和K2s溶液，电池工作一段时间后，甲

烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中正甲乙

确的是（）

A.b极是电池的正极

B.甲烧杯中I经盐桥流向乙烧杯

C.甲烧杯中溶液的pH逐渐减小

2++2+3+

D.电池的总反应离子方程式为Mn04~+5Fe+8H===Mn+5Fe+

4H20

【归纳小结2】

1、正负极判断方法：

2、盐桥的作用

3、电池电极反应式书写步骤及注意事项:

［变式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.铜电极上发生氧化反应

13

B.电池工作一段时间后，甲池的c（S（V-）减小

C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增大

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平

衡

【归纳小结2】4、隔膜的作用

课题二电池史话：电池材料演变史

【任务三】二次电池

【阅读材料3】由于以金属为原料容易造成原材料浪费，废弃电池还

会造成环境污染。于是，能够经过多次充电放电循环，反复使用的蓄

电池成为新的方向。1890年，爱迪生发明可充电的铁银电池，如今，

从最早的铅蓄电池，铅晶蓄电池，到铁银蓄电池以及银锌蓄电池，发

展到铅酸蓄电池、太阳能电池以及锂电池等等。蓄电池的应用领域越

来越广，电容更大，性能更稳定，充电更便捷。

【典例3】.（1）铅蓄电池的工作原理为：Pb+Pb02+2H2S04-

2PbS04+2H20,

当K闭合时,I为池，a为

极，b为____极，

II为_____一_池，c为极，d为

铅蓄电池

________极。

此时a电极反应,

b电极反应o

c电极反应____________________________________________

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d电极的反应o

(2)根据d电极的反应，说明d区酸碱性的变化？

(3)K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，c电极为电源的正

极还是负极？

【归纳小结3】

可充电电池的思维模型

【阅读材料4】1887年，英国人赫勒森(Wilhe年Hellesen)发明了最

早的干电池，在电解液中添加少量氢氧化锂可以让电池容量增加10%

左右。电解质溶液的发展对电池的发展锦上添花，整个电池的发展史

也可以说是一个“试试各种金属或材料能不能造电池”的历史。现在

电池界最红的金属是“锂锂是所有金属里最轻的，当初爱迪生就

曾经发明过锂电池，但是由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金

属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池长期没有得

到应用。现在，恰好锂电池具有能量重量比高、电压高、自放电小、

可长时间存放等优点，所以它在近30年中取得了巨大发展。

【典例4］金属(M)—空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等

优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反

应方程式为：

4M+n02+2nH20===4M(0H)no___叵因一

已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极Q――0-

鬻:电解质电解质然」

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阴离子交换膜多孔电极

材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()

A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有

利于氧气扩散至电极表面

B.比较Mg、Al、Zn三种金属一空气电池，A1—空气电池的理论比能

量最高

,,+

C.M-空气电池放电过程的正极反应式：4M+nO2+2nH2O+4ne-

===4M(OH)n

D.在Mg—空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电

解质及阳离子交换膜

【变式2］［双选］2019年10月9日，诺贝尔化学奖授予约翰•古迪

纳夫、斯坦利•惠廷厄姆和吉野彰三位科学家，以表彰他们在锂离子

电池研发领域作出的贡献。高能LiFeP04电池，多应用于公共交通。

电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li+通过。

结构如图所示。

原理：(1-x)LiFeP04+xFeP04+

LixCn=LiFeP04+nC下列说法不正确的是

()

A.放电时，正极电极反应式：xFeP0.i+xLi1

+xe—===xLiFeP04

B.放电时，电子由正极经导线、用电器、导线到负极

C.充电时，阴极电极反应式：xLi++xe—HnC===LixCn

D.充电时，Li+向左移动

【阅读材料5】为了提高使用便捷度，目前很多锂电汽车都可以使用

普通家庭电压充电，但充电时间长达数小时。不过日本研究人员已研

发出一种新型“锂-空气”电池，无需充电，只需更换正极的水性电

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解液，通过卡盒等方式更换负极的金属锂就可以连续使用。也就是说,

充电的设施更像添加物体的“加油站”，而不是带着大插销的“充电

站”。除了锂离子电池，还有一种电池很有前途，就是“燃料电池”。

其中最实用的是使用氢或含富氢的气体燃料的燃料电池。电池已经诞

生了200多年，现在仍然在前进。无论是过去还是现在，电池的目标

都没有改变：随时随地让人享受电能的巨大恩惠。

《电池史话-原电池的工作原理复习第一课时》学情分析

学生已经学习了一遍高中教材，基础知识已经基本具备，但还不

成系统，对知识的理解不够深刻，应用的能力不够高。高三一轮复习

一般从元素化合物开始，再进行反应原理的复习。此时已经复习完氧

化还原、离子反应等，也已经复习完电解池的工作原理，对学生的知

识支持更加有力。通过本节原电池原理的复习，可以更好地帮助学生

建立能量转化、守恒的思维模型，建立对电化学过程的系统分析思路,

提高学生对电化学本质的认识，也为后续原电池和电解池综合应用打

下基础，为解决实际电池研发、金属防护做好准备。

借助盐桥电池在理论中有而实际电池中不用来培养学生关注生产

生活的真实情景；通过锂电池的变革发展，让学生更加关注化学与生

活的密切联系，提升学习化学的投入性和成就感。也同时提升学生收

集信息、分析和利用信息的能力，展现化学学科的核心素养。提高高

考的自信心。

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电池史话一一原电池的工作原理复习第一课时

评测练习效果分析

第1题效果分析：本题以原电池原理为考察起点，以双液隔膜电池为

载体，考察本节课学生的掌握程度，设计已有知识中的得失电子守恒

计算和电极方程式书写。题目难度中等，针对性强，适合高三学生在

复习后检查掌握情况，巩固重点知识。从学生答题来看，正确率高,

学生掌握情况好。

第2题效果分析：双液电池，电解制备物质，考察电解池原理，针对

本节难点，题目着重考察基本原理，即离子运动、电荷守恒、电极方

程式书写。题目难度不大，正确率很高。说明学生对课堂二次电池掌

握情况良好。

第3题效果分析：锂离子电池是现在社会的明星，也是题目考查的常

见类型和信息，本题采用给信息的方式考察锂电池，万变不离其宗,

考察的还是二次电池的原理，套用模型解题即可。题目难度不大，助

力学生图片重难点。学生答题正确率高。

《电池史话-原电池的工作原理复习第一课时》教材分析

本节课的教学内容是原电池的工作原理，是科技出版社《普通高

中课程标准实验教科书化学反应原理（选修）》第一章化学反应与能

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量变化第三节第一课时的内容。

本节内容在学生已经建立起电极反应的概念并能够正确地判断

阴极和阳极的基础上，精心设计、构建了一个内容体系，以学生熟悉

的自发氧化还原为研究对象，通过将其拆解为两个电极上分别进行氧

化反应和还原反应并采用逐步深入的研究手段来介绍原电池的工作

原理，以及两极、电池反应的概念。

本节关于原电池工作原理的内容，首先从学生必修学习过的熟悉

的锌铜原电池入手，提出如何将反应释放的能量转化为电能这一问题,

让学生意识到原电池进行的过程必须是自发的；再用学生熟悉的单液

电池实现电能转化，在此基础上分析原电池工作过程中所发生的电极

反应，让学生体会到原电池和电解池本质上的相同点。接着，提出学

生未曾接触过的双液电池，从提高能量利用率的角度分析，使学生的

认知上升。这种逐步深入、教学渐进的构思分散了难点，符合学生认

知规律，降低了学习难度，可以有效提高学习效率。通过学生使学生

认识到原电池是一种将化学能转化为电能的装置，原电池由两个电极

及连接两个电极的导体构成，电极包含电极材料和电解质溶液。为后

续燃料电池、化学电源及金属防护打下知识的基础。

人教版选修4《化学反应原理》第四章第一节原电池，在内容设

计梯度上与本节类似，都充分联系了生产和生活实际，让学生体会到

化学的有用性，体验科学、技术、社会与环境的密切关系，达到提高

学生学科素养的目的。

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电池史话一一原电池的工作原理复习第一课时

评测练习

1、微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装

置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以

NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（以含

CH3C00-的溶液为例）。下列说法错误的是

A.负极反应为CH3co0+2玛O-8e-=2C5+7H+

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴

离子交换膜

C.当电路中转移Imol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1

2、采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水

的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是

A.阳极反应为2HQ-4e-=4H++O2T

B.电解一段时间后，阳极室的pH未变

C.电解过程中，H+由a极区向b极区迁移

D.电解一段时间后，a极生成的02与b极反应的等量

3、天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极

材料是含锂的二氧化钻（LiCoOz）,充电时LiCcA中Li被氧化，Li+迁

20

移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反

应为LiCcA+C6==Co02+LiC6,下列说法正确的是

A.充电时，电池的负极反应为LiC6-e-==Li+