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燃料电池教学设计
仓颉中学 侯小杰
一、教材的地位和作用 
本节教材是鲁科版化学选修4第一章第三节《化学能转化为电能---电池》的教学内容。电池以必修2“化学能与电能”为基础，进一步介绍原电池的组成和工作原理，增加了盐桥的内容。本部分内容包括三方面：1、原电池的工作原理；2、常见的化学电源；3、金属的腐蚀和防护。在学此部分内容之前学生已掌握了氧化还原反应，能量之间转换，电解质，金属活泼性等化学知识及物理电学的相关知识，同时本节设计时有一条暗线，即原电池中所发生的过程必须是一个自发的过程。这个暗线为学习第2章第一节“化学反应的方向”和第三章第四节“离子反应”以及这两部分内容的贯通埋下了伏笔。因此本节内容起着承上启下的作用。
此外，选修阶段的电化学部分的内容为学生提供了一个较为完整和系统的电化学原理相关知识，也为学生理解和运用电化学的知识奠定了基础。另一方面课本将实验探究充分融入到理论知的学习过程当中，让学生经历科学探究的过程，为学生进一步提高科学探究能力创设了平台。同时，也充分联系原理在实际生产生活中的运用，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，达到提高学生科学素养的目标。 
化学电源是原电池原理的应用，通过对化学电源的学习可以加深学生对原电池原理的认识。而燃料电池是化学电源的一种重要类型，它具有使用清洁，性能优良等优点，也是高考命题的一个热点。
二、学情分析： 
学生此前通过必修阶段的电化学部分知识的学习，已经初步掌握了原电池的定义、工作原理和构成条件。同时，对于原电池的实验操作的相关技能和规范也有了了解，可以说对原电池的学习已经有了一定的基础。同时，作为高二理科班的同学也有相对较强的实验观察能力、科学研究能力和问题分析能力，对化学的学习也有较为浓厚的兴趣，尤其是对于与“电”，这一日常生活中最常见元素之一的知识的学习，更容易激发学生探究思考，并进一步学习理论知识的热情。但目前的高中学生往往容易固守原有的知识，在打破对原有原电池的认识，发现简单原电池存在的缺点，从而引入盐桥的概念，构建新的原电池装置上可能存在一些学习的困难。
三、考纲要求
1.了解原电池原理，能写出电池反应方程式。
2.了解化学电源的种类及其工作原理。
四、课标要求
1.进一步了解原电池原理，能写出电极和电池反应方程式。
2.了解化学电源的种类及其工作原理，知道它们在生产、生活和国防中的实际应用
五、教学目标
1、知识与技能：
通过原电池工作原理，抓住氧化还原反应是化学电源工作原理的本质，能正确判断燃料电池的正负极并书写其电极方程式。
2、过程与方法：
通过对酸性和碱性条件下燃料电池的原理研究，让学生能够归纳总结出燃料电池的电极方程式的方法，培养学生的迁移能力和分析能力。
3、情感与价值观：
通过对燃料电池的分析培养学生建立绿色化学思想 。
六、 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
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
倾听
激发学生学习情趣
复习二次电池的知识

知识回顾

铅蓄电池的工作原理为：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
写出正负极的电极反应式：

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
设计燃料电池
巅峰对决
1、每组组员先自行设计氢氧燃料电池；
2、组员相互讨论；
3、每组派出一名代表展示本组坚信正确的结果同时派出一
名组员展示本组觉得是错误的结果并指出错误所在；
4、未展示的组员使用自己的“火眼金睛”观察另一组的结果
找出其瑕疵并监督是否有“打电话”行为存在；
5、每组派出一名代表点评对手的答案。
学生独立设计燃料电池；
小组讨论；
设计燃料电池，加深学生对原电池知识的巩固和运用，培养学生的分析能力，同时培养小组学习能力。

液态燃料电池

类比分析

H2SO4
隔膜
【展示图片】

【认识液态燃料电池】
1. 液态指的是什么？
2.这两种燃料电池的电极材料是什么？
3. 通氢气.氧气电极都是什么极？
观察图片。

思考、分析、理解。

分析原电池的工作原理，加深学生对原电池知识的巩固和运用，培养学生的分析能力

板书总结
（ 酸性）负极：2H2 - 4e- = 4H+
正极：O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O

思考，并回答。

理解电极方程式的写法。
书写电极方程式

自主学习活动
分析工作原理，书写电极方程式
隔膜
KOH

思考、分析、总结。

让学生总结出虽在不同的介质 电极反应方程式培养学生的理解能力和对比能力。

学生板书

（碱性）负极：2H 2 +4OH-- 4e-= 4H2O
正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-

变式练习

设置情境
甲烷燃料电池的总反应式是CH4＋2O2＋2OH-== CO32-＋3H2O。请你思考回答问题：

1. 通CH4 极为
极，通O2 极为 极，

2. 此电池的电解质溶液可能是

3. 负极电极反应

4. 正极电极反应

5. 随着不断放电，电解质溶液PH值

对甲烷燃料电池的变式练习进行思考和分析。

培养学生的迁移能力和分析能力
变式练习
巅峰对决
甲醇碱性燃料电池的负极反应方程式的书写

总结归纳
攻关秘籍
燃料电池负极方程式的写法：总方程式减去正极

巩固练习
高考题
连接

学生独立完成

通过高考模拟和高考题的训练，检验依据考纲，重难点突破情况