燃料电池电极反应式的书写(说课)

1、燃料电池电极反燃料电池电极反 应式的书写应式的书写 专题复习： 1 1 2 2 3 3 4 4 教学过程的设计教学过程的设计 教学内容的分析教学内容的分析 教学方法的分析教学方法的分析 教教 学学 反反 思思 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 一、教学内容的分析一、教学内容的分析 在高考考试说明中明确要求在高考考试说明中明确要求： 5.5.化学反应与能量化学反应与能量 （8 8）了解原电池和电解池的工作原理，）了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应能写出电极反应 和电池反应方程式和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原。了解常见化学电源的种类及其工作原 理。理。

2、 1.1.教材的地位和作用教材的地位和作用 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 燃料电池是原电池知识的具体应用，又由于其绿燃料电池是原电池知识的具体应用，又由于其绿 色、环保，是当今社会大力发展的优秀电源。更成为色、环保，是当今社会大力发展的优秀电源。更成为 近年来高考试题中的热点，其中燃料电池的电极反应近年来高考试题中的热点，其中燃料电池的电极反应 式的书写又成为了考察中的重中之重，尤其是燃料电式的书写又成为了考察中的重中之重，尤其是燃料电 池负极反应式的书写。池负极反应式的书写。 一、教学内容的分析一、教学内容的分析 1.1.教材的地位和作用教材的地位和作用 燃料电池电极反应

3、式的书写燃料电池电极反应式的书写 2、教学目标的确定、教学目标的确定 知识与技能：知识与技能： 了解燃料电池在高考中考察的重点了解燃料电池在高考中考察的重点电极反应式电极反应式 的书写；的书写； 掌握燃料电池电极反应式的书写技巧；掌握燃料电池电极反应式的书写技巧； 熟练书写各类介质中不同燃料电池电极反应式，锻熟练书写各类介质中不同燃料电池电极反应式，锻 炼学生接受、吸收、整合化学信息的能力，轻松解炼学生接受、吸收、整合化学信息的能力，轻松解 答高考题。答高考题。 一、教学内容的分析一、教学内容的分析 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 过程与方法：过程与方法： 通过酸性环境、碱性

4、环境中氢气和氧气的放电现象，体验氢通过酸性环境、碱性环境中氢气和氧气的放电现象，体验氢 氧燃料电池的放电效果；氧燃料电池的放电效果； 通过不同介质中氢氧燃料电池电极反应式，类比、讨论、归通过不同介质中氢氧燃料电池电极反应式，类比、讨论、归 纳燃料电池电极反应式的书写技巧，使思维更为有序。纳燃料电池电极反应式的书写技巧，使思维更为有序。 改换燃料和反应介质熟练掌握不同燃料电池电极反应式的书改换燃料和反应介质熟练掌握不同燃料电池电极反应式的书 写。写。 一、教学内容的分析一、教学内容的分析 2、教学目标的确定、教学目标的确定 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 情感态度与价值观：情感

5、态度与价值观： 通过对比学习，感受化学学科内在的规律性，通过对比学习，感受化学学科内在的规律性， 体验发现规律的快乐！体验发现规律的快乐！ 学生体会和感受材料、能源与化学的关系，认识化学生体会和感受材料、能源与化学的关系，认识化 学在促进社会发展和改善人类生活质量方面所起的学在促进社会发展和改善人类生活质量方面所起的 关键作用，建立正确的化学观。关键作用，建立正确的化学观。 一、教学内容的分析一、教学内容的分析 2 2、教学目标的确定、教学目标的确定 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 一、教学内容的分析一、教学内容的分析 3.3.教学的重点与难点教学的重点与难点 重点重点 燃料

6、电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 难点难点 燃料电池电极反应式的书写规律燃料电池电极反应式的书写规律 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 1.1.学情分析学情分析 二、教学方法的选择二、教学方法的选择 学习原电池时，学生最感到困难的是学习原电池时，学生最感到困难的是 电极反应式的书写，特别燃料电池的电极电极反应式的书写，特别燃料电池的电极 反应式的书写，学生不能将电荷守恒、元反应式的书写，学生不能将电荷守恒、元 素守恒和得失电子守恒规律灵活应用，不素守恒和得失电子守恒规律灵活应用，不 能结合电解质提供的反应环境综合判断反能结合电解质提供的反应环境综合判断反 应产物。将

7、不同介质中的电极反应分散记应产物。将不同介质中的电极反应分散记 忆，找不到规律，方法缺失是学生学习时忆，找不到规律，方法缺失是学生学习时 倍感困难的主要原因。倍感困难的主要原因。 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 第二，练习教学法。第二，练习教学法。 第一，实验教学法。第一，实验教学法。 第三，探究教学法。第三，探究教学法。 2.具体办法具体办法 二、教学方法的选择二、教学方法的选择 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 环节一：引出课题，明确任务环节一：引出课题，明确任务 n图片展示，寻找其中共性图片展示，寻找其中共性燃料电池。燃料电池。 突出应用广泛、研究有意义

8、（燃料电池优点、高考内容突出应用广泛、研究有意义（燃料电池优点、高考内容 ）引起学生学习兴趣及关注度提升引起学生学习兴趣及关注度提升 n明确本节课重点明确本节课重点燃料电池电极反应的书写燃料电池电极反应的书写 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 n1. 1.酸性氢氧燃料电池（回归教材）酸性氢氧燃料电池（回归教材） 【实验实验】 （1 1）实验用品：）实验用品： 仪器：烧杯、碳棒、导线、小灯泡、棉纱等仪器：烧杯、碳棒、导线、小灯泡、棉纱等 药品：药品：2mol/l2mol/l的的h h2 2soso4 4溶液、溶液、h h2 2储气

9、瓶、储气瓶、o o2 2储气瓶储气瓶 环节二：寻找规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 n【实验现象实验现象】小灯泡发光小灯泡发光 n【原理原理】书写酸性条件下氢氧燃料电池的电极反应式书写酸性条件下氢氧燃料电池的电极反应式 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 o2+4e-=2o- 2 o2- +4h+=2h2o 正极：正极：o2+4e-+4h+=2h2o 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 负极：负极：h h2 2-2e-2e- -=2h=2h+ + 强调：书写电极反应式时要反强调：书写电极反应式时要反 应环境对电极产物的影响应环境对电极产物的影响 环节二：寻找

10、规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 n1. 1.碱性氢氧燃料电池（回归教材）碱性氢氧燃料电池（回归教材） 【实验实验】 （1 1）实验用品：）实验用品： 仪器：烧杯、碳棒、导线、小灯泡、棉纱等仪器：烧杯、碳棒、导线、小灯泡、棉纱等 药品：药品：4mol/l4mol/l的的naohnaoh溶液、溶液、h h2 2储气瓶、储气瓶、o o2 2储气瓶储气瓶 环节二：寻找规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 n【实验现象实验现象】小灯泡发光小灯泡发光 n【原理原理】书写碱性条件下氢氧燃料点出的电极反应式书写碱性条件下氢氧燃料点出的电极反应式

11、燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 o2+4e-=2o- o2- + h h2 2o o = 2oh 2oh- - 正极：正极：o2+4e-+ 2h 2h2 2o o = 4oh- 4oh- 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 负极：负极：h h2 2-2e-2e- -+2oh-=2h+2oh-=2h2 2o o 强调：书写电极反应式时要强调：书写电极反应式时要 反应环境对电极产物的影响反应环境对电极产物的影响 环节二：寻找规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 【】【】（海淀）固体氧化物燃料电池是美国西屋（海淀）固体氧化物燃料电池是美国西屋(westinghou

12、se)公公 司研制开发的。它以固体氧化锆司研制开发的。它以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解氧化钇为电解质，这种固体电解 质在高温下允许氧离子质在高温下允许氧离子(o2 )在其间通过，该电池的工作原理如下 在其间通过，该电池的工作原理如下 图所示，其中多孔电极图所示，其中多孔电极a、b均不参加电极反应。均不参加电极反应。 回答下列问题：回答下列问题： (1) 有有o2放电的放电的a极为原电池的极为原电池的 极，极， 有有h2放电的放电的b极为原电池的极为原电池的 极极 (2) 电极反应式：负极电极反应式：负极 正极正极 总反应方程式总反应方程式 3. 3. 固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料

13、电池（以题目为切入点）（以题目为切入点） 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 环节二：寻找规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 n将信息转化为感性认识将信息转化为感性认识动画演示（突破信息造成的动画演示（突破信息造成的 思维障碍）思维障碍） 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 环节二：寻找规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 o2o2- 电极电极a a 电极电极b b 固体氧化物固体氧化物 h2 外电路外电路 e- h+h2h e- o2o2- 固体氧化物为电解质固体氧化物为电解质， o2-可以在其内部自由通过可以在其内部自由通过 燃料电池电极反应式的书写燃

14、料电池电极反应式的书写 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 o2+4e-=2 o2- 负极：负极：h h2 2-2e-2e- -+ + o2- =2h=2h2 2o o 强调：书写电极反应式时要强调：书写电极反应式时要 反应环境对电极产物的影响反应环境对电极产物的影响 环节二：寻找规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 【启发启发】正极反应式和负极反应式加合得到电池总反应正极反应式和负极反应式加合得到电池总反应 式，总反应式减去一极的反应式是否是另一极的电极反式，总反应式减去一极的反应式是否是另一极的电极反 应式？应式？ 【归纳归纳】对于较为复杂的电极反应式的书写，可用总对于较

15、为复杂的电极反应式的书写，可用总 反应式减去简单的一极电极反应式而得到另一极较为反应式减去简单的一极电极反应式而得到另一极较为 复杂的电极反应式。复杂的电极反应式。 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 环节二：寻找规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 【例题例题】(2000年高考题改编年高考题改编)熔融盐燃料电池具有高的发电效率熔融盐燃料电池具有高的发电效率, 因而受到重视因而受到重视,可用可用li2co3和和na2co3的熔融盐混合物作电解质的熔融盐混合物作电解质 ,co为燃气为燃气,空气与空气与co2的混合气体为助燃气的混合气体为助燃气,制得在制得在650下工作下工作 的

16、燃料电池的燃料电池,请写出燃料电池的化学反应方程式和电极反应式。请写出燃料电池的化学反应方程式和电极反应式。 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 4. 4. 熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池（以题目为切入点）（以题目为切入点） 总反应式：总反应式：2co+o2co+o2 2=2co=2co2 2 正极：正极：o o2 2+4e+4e- -+2co+2co2 2=2co=2co3 32- 2- 负极：负极：2co-4e2co-4e- -+2co+2co3 32- 2-=4co =4co2 2 环节二：寻找规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 燃料电池电极反应式的书写燃料电池

17、电极反应式的书写 综合分析以上综合分析以上4 4种介质中燃料电池电极反应式种介质中燃料电池电极反应式寻找、寻找、 归纳、总结出规律归纳、总结出规律 学生交流归纳书写电极反应式的步骤与方法学生交流归纳书写电极反应式的步骤与方法 1. 总反应式总反应式分析化合价变化分析化合价变化找出正负极反应物及产物；找出正负极反应物及产物； 2.燃料电池正极氧气的基本反应是燃料电池正极氧气的基本反应是o2+4e-=2 o2-；书写电书写电 极反应式时要注意反应环境对电极产物的影响；极反应式时要注意反应环境对电极产物的影响； 3. 3.一般来说，一极消耗介质的离子，另一极必然生成介质一般来说，一极消耗介质的离子，

18、另一极必然生成介质 的离子；的离子； 4.总反应式减去一极电极反应式得到另一极电极反应式。总反应式减去一极电极反应式得到另一极电极反应式。 环节二：寻找规律，归纳方法环节二：寻找规律，归纳方法 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 环节环节3 3：挖掘教材，实际应用：挖掘教材，实际应用 【题组训练题组训练】 1.1.分别写出甲烷酸性、碱性燃料电池正负极的电极反应式分别写出甲烷酸性、碱性燃料电池正负极的电极反应式 2.2.分别写出甲醇酸性、碱性燃料电池正负极的电极反应式分别写出甲醇酸性、碱性燃料电池正负极的电极反应式 3.3.分别写出煤气酸性、碱性燃料电池正负极的电极反应式分别写出煤

19、气酸性、碱性燃料电池正负极的电极反应式 4.4.写出氨气碱性燃料电池正负极的电极反应式写出氨气碱性燃料电池正负极的电极反应式 5.5.分别写出肼（联氨）碱性燃料电池正负极的电极反应式分别写出肼（联氨）碱性燃料电池正负极的电极反应式 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 环节环节3 3：挖掘教材，实际应用：挖掘教材，实际应用 2.2.（20132013新课标卷新课标卷i28i28） 二甲醚直接燃料电池具有启动二甲醚直接燃料电池具有启动 快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃烧燃料电池快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃烧燃料电池 （5.93kwhkg5.93kwhkg-1

20、-1），若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池 ），若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池 的负极反应为的负极反应为_。 【达标练习达标练习】 1.1.（20122012四川理综化学卷四川理综化学卷1111）一种基于酸性燃料电池原理设计）一种基于酸性燃料电池原理设计 的酒精检测仪，负极上的反应为的酒精检测仪，负极上的反应为chch3 3chch2 2ohoh4e4e +h +h2 2o=cho=ch3 3cooh+4hcooh+4h 。 。 下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是 a.a.检测时，电解质溶液中的检测时，电解质溶液中的h h 向负极移动 向负极移动 b.b.若有若有0.4mol0.4m

21、ol电子转移，则在标准状况下消耗电子转移，则在标准状况下消耗4.48l4.48l氧气氧气 c.c.电池反应的化学方程式为：电池反应的化学方程式为：chch3 3cho+ocho+o2 2=ch=ch3 3cooh+hcooh+h2 2o o d.d.正极上发生的反应是：正极上发生的反应是：o o2 2+4e+4e +2h +2h2 2o=4oho=4oh 答案：c 燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写 环节环节3 3：挖掘教材，实际应用：挖掘教材，实际应用 3.3.（20122012海南化学卷海南化学卷1313） (4)肼一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反肼一空气

22、燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反 应式为应式为 。 4.4.（20122012海南化学卷海南化学卷1616）新型高效的甲烷燃料电池采用铂为新型高效的甲烷燃料电池采用铂为 电极材料，两电极上分别通入电极材料，两电极上分别通入ch4和和o2 ，电解质为，电解质为koh溶液。溶液。 某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氧某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氧 化钠辖液电解实验，如图所示。化钠辖液电解实验，如图所示。 回答下列问题：回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、 。 燃料电池电极反应式

23、的书写燃料电池电极反应式的书写 5.（2014西城西城20.（3）某新型电池以熔融碳酸盐作电解质，在）某新型电池以熔融碳酸盐作电解质，在 650下工作，负极通入煤炭气，正极通入空气与下工作，负极通入煤炭气，正极通入空气与co2的混合气的混合气 。电池的正极反应式为。电池的正极反应式为o2+2co2+4e =2co32，负极反应式为 ，负极反应式为 co+co32 - -2e=2co2和 和_。 答案：h2 + co32 2eh2o + co2 6.6.（20142014海淀海淀1818（3 3）微生物燃料电池是一种）微生物燃料电池是一种 利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。 已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液 为酸性，示意图如下：为酸性，示意图如下： 该电池外电路电子的流动方向为该电池外电路电子的流动方向为 （填写（填写“从从a a到到b”b”或或“从从b b到到a”a”）。）。 工作结束后，工作结束后，b b电极室溶液的电极室溶液的phph与工作前相与工作前相 比将比将 （填写（填写“增大增大”、“减小减小”或或“ 不变不变”，溶液体积变化忽略不计）。，溶液体积变化忽略不计）。 a a电极附近甲醇发生的电极反应式为电极附近甲醇发生的电极反应式为 。 答案：答案：从从a