人教版 选修4第4章第2节化学电源——乙醇燃料电池原理的实验探究说课教案.docx

乙醇燃料电池原理的实验探究说课稿一、使用教材人教版高中化学选修教材化学反应原理第四章第2节化学电源最后一部分内容燃料电池。二、实验器材原理教学实验：2mol/l naoh溶液、乙醇、u形管、导线、两根铂电极、灵敏电流计实践探索实验：2mol/l naoh溶液、乙醇、u形管、导线、铂碳粉喷涂过的导电碳布、小风扇三、实验创新要点1.新燃料以往在中学演示的燃料电池主要以h2为燃料，而本实验选择乙醇作燃料。2.新容器以往的氢氧燃料电池都是定制密封仪器，而本实验采用u形管为反应容器，简单有效。3.新电极以往的氢氧燃料电池采用的是金属或石墨单一电极，而本实验使用复合材料碳纤维织成的导电碳布，喷涂杜邦膜溶液和铂碳粉，增大接触面积，增强导电性。四、实验设计思路1.确定燃料 教材中提出，除了h2，还有烷烃、甲醇等其它燃料都可以制作燃料电池，而h2、甲烷常态下为气体，运输存储困难，甲醇等毒性较大。而乙醇可再生，毒性低，易获得。因此，从环保、节能、安全的角度分析，乙醇燃料电池是理想的发电技术。而从元素角度，乙醇将h2、甲烷、甲醇的元素特点汇集，它能制作燃料电池代表着一系列含c、h、o元素的燃料制成燃料电池的可行性。所以我选择乙醇燃料电池作为研究对象。2.对比电极实验探索中，我尝试了石墨电极和铂电极，发现使用铂电极效果明显且稳定。进一步用铂粉喷涂过的导电碳布代替铂丝，既减小铂的用量，又增大接触面积。3.设计装置实际的燃料电池通过使用隔膜将反应物隔离，但隔膜的维护在中学比较困难，因此我选择u形管作为反应容器，减缓乙醇向正极的扩散。4.选择溶液教材中介绍的氢氧燃料电池采用酸性电解质溶液，但该乙醇燃料电池装置，在碱性环境下产生的电流比酸性环境下明显得多。而naoh溶液的浓度我尝试了很多，发现2mol/l的液果最好。五、实验教学目标1.通过燃料电池原理的实验探究，学习根据观察的现象分析推理形成结论的方法2.通过交流讨论，能用宏-微-符相结合的方法表示燃料电池的反应3.通过燃料的选择和利用方式的比较分析，增强创新意识，提高社会责任感六、实验教学内容分别介绍燃料不同的几种燃料电池的原理。通过模型，讨论，对比几种燃料。最后，对优势明显的乙醇燃料电池进行具体演示和分析。表1 几种燃料的对比燃料分子模型制备和优势氢气（h2）两个氢原子绿色无污染；可由水煤气分离得到甲烷（ch4）将氢气分子中一个氢原子换成甲基天然气、沼气的主要成分，来源广泛甲醇（ch3oh）将甲烷分子中的一个氢原子换成羟基可由水煤气合成，甲醇燃料电池是最早商品化的液体燃料电池之一乙醇（c2h5oh）将甲醇分子中碳原子上的一个氢原子换成甲基可由植物发酵得到，可再生；液体，比气体方便存储运输；毒性远低于甲醇七、实验教学过程乙醇燃料电池的实验教学过程具体呈现如下：1.演示乙醇燃料电池的制作优势明显的燃料乙醇，能否用来制作燃料电池？通过问题引入乙醇燃料电池的制作。实验操作：向u形管中倒入2mol/l naoh溶液，两根与灵敏电流计相连的铂丝分别由u形管两侧伸入溶液中。向一根铂丝附近滴加乙醇，观察灵敏电流计指针偏转。实验现象：向一根铂丝附近滴加乙醇后，灵敏电流计指针偏转。2.分析乙醇燃料电池的原理问题1：电流计指针为何偏转？学生回答：有电流产生，说明有电子转移。问题2：原电池的正负极分别是什么？师生讨论：虽然我们不断地变化燃料，但不变的是，o2在正极得电子。变化的是失去电子的物质，本电池中，在负极失去电子的是乙醇。而其实电流计指针偏转的方向也证实了电子转移的方向。问题3：正极和负极的产物分别是什么？师生讨论：在正极，o2得到电子，化合价降低，在碱性条件下生成oh-。在负极，乙醇失去电子，化合价升高，最终升高为+4价，在碱性条件下生成co32-。任务：写出电极反应方程式。小组讨论，代表展示，学生互评。教师总结：燃料电池的正极反应方程式均类似，因此先写出总反应方程式，减去正极的电极反应方程式，得到负极的电极反应方程式。分析负极的电极反应方程式。3.探索乙醇燃料电池的实际应用理解了乙醇燃料电池的原理后，能否提高乙醇燃料电池的电流，提高其实际意义呢？实验操作：选取新材料铂碳粉喷涂过的导电碳布，将其卷成卷状作为电极，以增大反应物接触面积，进一步通过将电池并联增强电流，也通过串联多个电池增强电压。将改进得到的电池组与小风扇相连。实验现象：风扇持续转动！八、实验效果评价1.器材简单，现象明显，帮助理解原理2.从铂丝到符合材料，实验