《燃料电池》教案.docVIP

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《燃料电池》教案

课标解读

内容要求：认识不同类型燃料电池实际意义以及应用

了解不同类型燃料电池，并应用化学原理分析燃料电池工作原理以及应用

2、学业要求：燃料电池的工作原理，电极反应式书写规律，以及燃料电池的综合应用

二、教材分析

对于燃料电池的引入，新教材采用了格罗夫设计和发明燃料电池的史实和思路，可见，本节有关燃料电池的思考与讨论有利于拉进近学生与科学家、科学史的距离，降低学习难度并发展学生社会态度与责任观。同时第一第二课时引导学生从一种原电池的具体装置抽象形成原电池的一般模型，通过模型的建构，燃料电池内容上可看成是原电池模型在实际应用中的迁移，学生在原有模型建构的基础上迁移来认识并分析实际应用的燃料电池，充分发挥语言、图示和想象等形式来把握原电池工作原理，达到解决实际问题的思维模式，实现从抽象到实践。整个过程由分析实验现象提取原理，蕴涵微观探析与宏观辨识；形成模型并具备思维方法，发展了学生的证据推理与模型认知；再迁移到实际应用，科学探究与创新意识是最终素养体现，因此燃料电池在原电池第三课时显得尤为重要。

三、学情分析

通过前面学习，学生已经可以分析一种原电池的具体装置，并且基本了解原电池装置基本工作原理，还通过一次电池、二次电池的迁移知道生活中的原电池应用模型，但燃料电池种类多，燃料电池电介质环境各异，学生面对陌生燃料电池的迁移，并在不同电介质环境中书写电极方程式相对困难，模型的迁移应用能力还比较弱。

素养目标

【教学目标】

1、能了解不同类型燃料电池燃料电池的应用

2、能根据原电池工作原理分析燃料电池模型

3、能书写不同介质燃料电池电极反应方程式

【评价目标】

通过不同燃料电池原理的观察、分析与讨论，诊断学生对不同类型燃料电池的认识程度。

通过不同类型燃料电池的展示，诊断学生分析陌生情境燃料电池工作原理的能力。

通过不同电极方程式设计燃料电池，诊断学生证据推理与模型认知、科学探究与创新意识的素养能力。

教学重点、难点

重点：燃料电池的应用以及电极反应式书写规律

难点：电极反应式书写规律在题型中的应用

六、教学方法

七、教学思路

八、教学过程

教学内容

教

学

环

节

教学活动

设计

意图

教师活动

学生活动

导课

引入

图片《常见燃料电池应用以及阿波罗飞船电池》

定义：持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

优点:能量转化率高，可持续提供电能，不污染环境

用途:宇宙飞船，应用前景广阔

倾听

激发学生学习兴趣

复习二次电池的知识

知识回顾

回顾初高中常见的燃料燃烧（甲烷、甲醇）化学方程式

进行回顾练习

检查学生对已复习知识的掌握情况，为“燃料电池”的学习作铺垫

燃料电池

经典例析

【展示图片】燃料电池种类很多，现以阿波罗氢氧燃料电池为例说明工作原理。

【认识氢氧燃料电池】

电池总反应：2H2+O2=2H2O

(1)碱性介质氢氧燃料电池

负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O

正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-

【小结】燃料电池的规律

(1)燃料作负极，助燃剂氧气为正极

(2)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子和催化的作用。

燃料电池与前几种电池的差别:

(1)氧化剂与还原剂在工作时不断补充打破电池容量限制;

(2)反应产物不断排出，无污染;

(3)能量转化率高(超过80%)，普通燃烧过程能量转换率只有30%，有利于节约能源。

【从阿波罗飞船碱性燃料电池探析应用前景】

碱性燃料电池优势很明显，为什么不直接进一步使用到载人航天器上？科学家经过长期实践发现，碱性燃料电池生成的水能降低电解质氢氧化钾的浓度，电解质溶液导电能力下降，降低电池内阻可以提高电池工作效率，从而增大电池单位质量输出的电能，电池内阻和离子导体导电性等因素有关，我们就来看一看他们的关系，请看一下表格

【过渡】氢离子导电性很强，如果把氢氧燃料电池碱性变为酸性介质，电池反应如何？

H+定向移动到正极，在负极生成，在正极消耗

(2)酸性介质氢氧燃料电池

负极(Pt)：2H2-4e-=4H+

正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O

观察图片。

思考、分析、理解、倾听。

分析燃料电池的工作原理，加深学生对原燃料知识的巩固和运用，培养学生的分析能力。学生主要为听讲及记录笔记为主，利用最简单的燃料电池原理，激发学生对燃料电池的理解，为后续甲醇燃烧的燃料电池电极方程式书写埋下伏笔。

由实际的载人航天器阿波罗飞船碱性燃料电池工作原理分析，让学生了解到碱性燃料电池一般用作短寿命的载人航天器电池，存在缺陷，引发认知冲突，从而激发学生思考更换不同