文档内容
山西省榆次第一中学校 《探究原电池的构成条
件》
《探究原电池的构成条件》
山西省榆次第一中学校 张桐
一、使用教材
高中化学必修第二册（人民教育出版社）第六章第一节化学反应与能量变
化实验活动六：探究原电池的构成条件。
二、实验器材与药品
①实验器材：广口瓶、导线、灵敏电流计、玻璃棒、小试管、多孔瓶塞、
砂纸；
②实验药品：铜丝、铁丝、碳棒、1 mol/L CuSO 溶液、液体石蜡；
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三、实验创新要点
原 装 置
创新实验装置“原电池构成瓶”
图1. 原装置向“原电池构成瓶”的改进创新
“探究原电池的构成条件”实际上是一个多变量的探究实验，需要控制设
计多组别、多角度的对比试验，实验需用仪器多，探究时间长，而课堂时间有
限，所以设计实验必须使时间尽可能缩短。为此，本次教学设计中设计了如图
1所示的新的实验装置——“原电池构成瓶”，该装置具有以下优点：
1. 综合性集成化程度更高，考虑问题更加全面；
2. 灵敏电流计代替电流表，使实验现象更加明显；
3. 简化实验操作，实验组别之间能快速切换；
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4. 装置制作容易取材，容易制作。
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四、实验原理
原电池工作原理（以铜锌原电池为例）：
图2. 铜锌原电池装置
将锌片和铜片连接导线后同时插入稀硫酸溶液中，会发现电流表指针发生
偏转，且在铜片一端产生气泡。这是由于锌比铜活泼，锌片作为负极锌会失去
电子变成锌离子。电子通过导线定向移动到铜片一端，形成电流使电流表指针
发生偏转。铜片作为正极会有氢离子得到电子生成氢气。正负极电极反应方程
式如下所示。所以原电池可以将化学能直接转化为电能。
正极（铜片）：2H+ + 2e- H
2
负极（锌片）：Zn - 2e- Zn2+
总电极反应方程式：2H+ + Zn H + Zn2+
2
为了达到更好的实验效果，设计了“原电池构成瓶”，考虑到采用铜锌原
电池会产生大量气泡，可能会导致瓶内压强快速升高炸开瓶塞等事故发生，而
且进行实验的多为高中一年级学生，实验操作经验还不是很充足，因此选择 Fe-
Cu电极和CuSO 溶液作为原电池，通过灵敏电流计的偏转情况判断是否构成原
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电池。在该原电池中，铁丝作为负极 Fe 失去电子变成 Fe2+，铜丝作为正极
Cu2+会得到电子变成Cu，正负极电极反应方程式如下所示。
正极（铜丝）：Cu2+ + 2e- Cu
负极（铁丝）：Fe - 2e- Fe2+
总电极反应方程式：Cu2+ + Fe Fe2+ + Cu
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五、实验教学目标
1. 通过实验探究，能够解释构成原电池的条件，自主成功地设计出简单的
原电池；
2. 能够有意识地从宏观与微观相结合的视角、综合分析解决实际存在的问
题，充分认识物质是不断运动、变化的；
3. 经历原电池构成条件的探究过程，体会实事求是、勇于探究、创新的科
学态度，体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为科学技术发展而学习化学的责任
感和使命感。
六、实验教学过程
1. 回顾旧知提出问题
首先，带领学生回顾上一课时所学习的知识（主要是关于原电池的定义及
基本的工作原理）；在知识回顾完毕后，抛出上一节课中有学生观察到但未作
出详细解释的两个实验现象：镊子接触锌粒也会产生气泡、稀硫酸换成硫酸铜
溶液也会产生电流。通过这两个实验现象向学生发问“如果要想设计一个简单
的原电池要满足哪些条件”，由此引导学生开展原电池构成条件的探究。
2. 学生实验探究
接下来， 学生在教师的引导下进行“原电池构成条件”的实验探究。在实
验开始前，教师应先向学生说明实验中的道具“原电池构成瓶”的使用方法；
综合考虑一定的逻辑顺序和学生认知顺序、结合难易程度，按照“闭合回路—
电解质溶液—活泼性不同的两电极—自发的氧化还原反应”这一顺序引导学生
进行实验探究。学生每进行一组实验，教师通过提问的方式引导学生根据实验
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现象得出相应的原电池构成条件。
实验探究一
①指针偏转，构成原电池 ②指针不偏转，不能构成原电池
（构成闭合回路时） （未构成闭合回路时）
结论：实验现象对比可知，原电池的构成条件：构成闭合回路。
实验探究二
①指针偏转，构成原电池 ②指针不偏转，不能构成原电池
（电解质中） （非电解质中）
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结论：实验现象对比可知，原电池的构成条件：电极要插入电解质溶液
中。
实验探究三
①指针不偏转，不能构成原电池 ②指针偏转，构成原电池
（Fe与Fe的活泼性相同） （Fe与Cu的活泼性不同）
③指针偏转，构成原电池 ④指针不偏转，不能构成原电池
（Fe与碳棒活泼性不同，且碳棒导电） （玻璃棒不导电）
结论：实验现象对比可知，原电池的构成条件：选择活泼性不同的金属电
极或可以导电的其他材料。
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实验探究四
①指针偏转，构成原电池 ②指针不偏转，不能构成原电池
（Fe与CuSO 发生自发氧化还原反应） （Cu与CuSO 不发生自发氧化还原反
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应）
结论：实验现象对比可知，原电池的构成条件：发生自发的氧化还原反应。
3. 课堂总结
最后，由学生总结全部的原电池构成条件作为本节课程的课程小结，教师
要重点指出，“化学电池/原电池的本质是氧化还原反应”；教师布置课后作业
及学生活动：根据已学知识（原电池工作原理和构成条件），自主设计简单的
原电池。
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图3. 原电池构成条件总结图示
七、实验效果评价
1. 在探究实验中发展能力
解决问题能力：通过提出问题，引导学生小组积极思考，培养学生提炼信
息和对信息进行分析、整合的能力；通过组内讨论做出假设，设计实验方案，
最终分析本质、解决问题。
实验操作能力：原电池的构成条件是一个多变量的探究实验，设计多组
别、多角度的对比实验，需要学生掌握控制变量的实验探究方法，具备较高实
验探究能力，需要较缜密的思维来分析考虑复杂问题，创新空间也更大。
2. 基于化学学科核心素养下的教师主导、学生主体
本节课是由教师不断创设问题情境，逐步引导学生去探究原电池的构成条
件，重视学生亲身感知知识的形成和发展过程。从不同的角度体现了宏观辨识
与微观探析，科学探究与创新意识，科学精神与社会责任等化学学科的核心素
养，以学生为主体的形式落实到课堂的每一个环节。
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