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高中化学教案


《燃料电池》教学设计
本节内容是人教版高一化学下册所学必修 2 第二章第二节 《化学能与电能》的第二课 时第 3 小节。本节课的授课对象主要是高一下普通班的同学。 一、 教学设计思路分析 1、教材分析 本节课的地位和作用: 本节课是新课标人教版高中化学必修 2 第二章第二节 《化学能与 电能》第二课时第三小节的教学内容,是电化学中的重要知识。初中化学已经从燃料的角度 初

步学习了“化学与能源”的一些知识,在选修模块“化学反应原理”中,将从科学概念的 层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。 该节内容既是对初中化学相关内容 的提升与拓展,又为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。通过本课的学习,能使学生清 楚地认识燃料的工作原理和构成条件, 初步形成燃料的概念, 并能够写出电极反应式和电池 反应方程式。 教学重点:燃料电池的应用以及电极反应式书写规律。 教学难点:电极反应式书写规律在题型中的应用。 2、学情分析 高一学生好奇心强,思维活跃,能积极主动地学习。学生在必修 1 中已经学习了氧化还 原反应,在日常生活中也见到各种类型的电池,认识到生活中处处有化学。也已经习惯了新 教材的学习思路和学习方法, 同时已具备一定的化学思维基础和基础实验技能, 这些都将提 高学生学习本课的积极性,也为提高学生的课堂解决问题能力和实践动手能力创造了条件。

二、教学目标
1、知识与技能: (1)简单了解燃料电池的历史及燃料电池在生活中的应用; (2)认识燃料电池的种类及分别的应用; (3)掌握燃料电池的电极反应式的书写规律 。 2、过程与方法: (1)通过教师创设问题情境、学生进行实验探究,理解和掌握燃料电池的原理; (2)通过化学史实引导学生以问题为中心发现问题、解决问题的学习方法。 3、情感态度与价值观:

(1)通过对燃料电池工作原理及条件的探究,培养浓厚的学习兴趣,养成严谨求实的科 学态度。 (2)利用微型实验进行探究,树立绿色化学理念,培养科学发展观,增强为人类的文 明进步学习化学的责任感和使命感。 三、教学方法:实验探究法、观察法、讨论法及讲授法指导教学。 四、教学过程: 教学 环节 【讲诉】 : 原电池的能量转换是是将化学能转化为电能。 化学电池的本质反应就是氧化还原反应,燃烧发电的能 量转换过程为: 教师活动 学 生 活 动 设 计 意 图

1969 年美国“阿波罗 11 号”登月成飞船上使用 的氢氧燃料电池,是一种新型的化学电池。
【板书】:二、3、燃料电池 【教学回顾】:在上课之前我们先回顾一下铅蓄电池的 创设情景 导入新课 工作原理为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,请分析放 电过程中,负极材料为 判断理由是 ;电解质溶液为 正电极反应式: 负电极反应式: 【提出问题】:燃料电池的特点是什么? 【讲诉】:燃料电池也是一种化学电池,它利用物质发 生化学反应时释出的能量,直接将化学能变换为电能。 从这一点看, 它和其他化学电池如铅蓄电池等是类似的, 都属于原电池的一种。但是,它工作时需要连续地向其 供给反应物质——燃料和氧化剂,这又和其他普通化学 电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能 量变为电能输出,所以被称为燃料电池。燃料电池又主 学生分组 讨论,思考 且回答问 题。 从学生已用的 知识点相互打 通,能够较容易 的理解这节课 的新概念。

要分为:按工作原理的不同和燃料不同的分类。

【讲诉】:燃料电池又主要按工作原理种类和燃料不同 的分类。按工作原理种类分为:酸性燃料电池和碱性燃 料电池,按燃料的不同分为:氢氧燃料电池、甲烷燃料 电池、甲醇燃料电池和乙醇燃料电池。 【板书】:一、以 H2-O2 燃料电池为例 1、电解质为酸性 负极:2H2—4e—=4H+ 正极:O2+4H++4e—=2H2O 电池的总反应为:2H2 + O2 = 2H2O 【讲诉】:该电池的发生是在负极室通入 H2,它在 Pt 电极上被催化分解成 H 原子,再失去电子成为 H+进入 电解质中,透过隔膜进入正极室;在正极室通入 O2,经 过 Pt 电极的催化,O2、H+在正极上放电生成 H2O。接下 来,我们来看看在碱性溶液中的反应: 【板书】:2、电解质为碱性 负极:2H2+4OH——4e—=4H2O 正极:O2+2H2O+4e—=4OH— 电池的总反应为:2H2 + O2 = 2H2O 【讲述】:相同的,该电池也是在负极室通入 H2,它与 电解质中的 OH—反应失去电子生成 H2O; 在正极室通入 燃料电池 分类 O2,经过 Pt 电极的催化,O2、H2O 在正极上放电生成 OH—。我们再来看看在中性溶液中的反应。 【板书】:3、电解质为中性 负极:2H2—4e—=4H+ 思考、分 让学生总结出 不同性质电解 质的电极反应

析、总结。 方 程 式 培 养 学 生的理解能力 和对比能力。

正极:O2+2H2O+4e—=4OH— 电池的总反应:2H2 + O2 = 2H2O 【讲述】:该电池也是在负极室通入 H2,失去电子生成 H+;在正极室通入 O2,经过 Pt 电极的催化,O2、H2O 在正极上放电生成 OH—。 【提出问题】:H2-O2 燃料电池的总反应最后是生成水, 那 CH4-O2 燃料电池的总反应的生成物又是什么呢? 【板书】:二、CH4-O2 燃料电池

1、电解质为酸性
负极:CH4+2H2O—8e—=CO2+8H+ 正极:2O2+8H++8e—=4H2O 电池的总反应:CH4 + 2O2 = 2H2O+CO2

2、电解质为碱性
负极:CH4+10OH-—8e—=CO32-+7H2O 正极:2O2+4H2O+8e—=8OH电池的总反应: CH4+2O2+2OH- =3H2O+CO323、电解质为中性 负极:CH4+2H2O—8e—=CO2+8H+ 正极:2O2+4H2O+8e—=8OH电池的总反应:CH4 + 2O2 = 2H2O+CO2 【提出问题】:根据 H2-O2 燃料电池与 CH4-O2 燃料电 池在不同电解质中的反应,有没有发现什么共同点? CH4-O2 燃料电池与 CH3OH-O2 和 CH3CH2OH-O2 燃料电 池的电极反应和总反应相似,同学们想一想 CH3OH-O2 和 CH3CH2OH-O2 燃料电池的电极反应及总反应在不同 电解质的情况下该怎么写? 【讲述】:燃料电池由于具有能量转换效率高,一般都 能达到 50%左右,且 H2-O2 燃料电池可以达到 70%,对 环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。 思考、分 培养学生的迁

析、理解。 移 能 力 和 分 析 能力。

H2-O2 燃料电池、CH4-O2 燃料电池、CH3OH-O2 燃料电 总结归纳 池和 CH3CH2OH-O2 燃料电池在不同电解质溶液中的电 极反应和总反应

学生学会

让学生掌握燃

归纳总结。 料 电 池 的 电 极 反应及总反应。

【课堂练习】CH3OH-O2 和 CH3CH2OH-O2 燃料电池的 电,与课堂知识有关的检测题。 课后巩固 练习 【课后练习】

做好练习, 检 查 学 生 学 习 准备回答。 情况。 做 课 本 45 页,第 5 题 巩固所学知识。

五、板书设计

二、3、燃料电池
一、以 H2-O2 燃料电池为例 1、电解质为酸性 负极:2H2—4e—=4H+ 正极:O2+4H++4e—=2H2O 电池的总反应为:2H2 + O2 = 2H2O 2、电解质为碱性 负极:2H2+4OH——4e—=4H2O 正极:O2+2H2O+4e—=4OH— 电池的总反应为:2H2 + O2 = 2H2O 3、电解质为中性 负极:2H2—4e—=4H+ 正极:O2+2H2O+4e—=4OH— 电池的总反应为:2H2 + O2 = 2H2O 二、CH4-O2 燃料电池

1、电解质为酸性
负极:CH4+2H2O—8e—=CO2+8H+

正极:2O2+8H++8e—=4H2O 电池的总反应为:CH4 + 2O2 = 2H2O+CO2

2、电解质为碱性
负极:CH4+10OH-—8e—=CO32-+7H2O 正极:2O2+4H2O+8e—=8OH电池的总反应为:CH4+2O2+2OH- = 3H2O+CO323、电解质为中性 负极:CH4+2H2O—8e—=CO2+8H+ 正极:2O2+4H2O+8e—=8OH电池的总反应为:CH4 + 2O2 = 2H2O+CO2


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