4.1.2單液雙液燃料電池制作課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

單液、雙液和燃料電池的制作年級：高二學(xué)科：化學(xué)（人教版）1.宏觀辨識與微觀探析：從宏觀和微觀的角度，分析理解原電池的工作原理，能正確判斷原電池的正極和負(fù)極，會書寫其電極反應(yīng)式。2.變化觀念與平衡思想：進(jìn)一步理解化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，認(rèn)識從單液原電池發(fā)展到鹽橋原電池再到燃料電池的變化過程，并理解其實(shí)用性。3.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過運(yùn)用原電池思維模型分析其工作原理，建立對原電池過程系統(tǒng)認(rèn)識的思維模型，提高對原電池本質(zhì)的認(rèn)識。4.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：通過小組合作設(shè)計(jì)電池培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力和探究創(chuàng)新意識，通過電池發(fā)展歷程培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)意識和能力。一、素養(yǎng)目標(biāo)二、實(shí)驗(yàn)原理及方法1.原電池的概念原電池是______________________的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是__________________。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)

離子移向原電池正極負(fù)極離子導(dǎo)體電子沿導(dǎo)線傳遞產(chǎn)生電流

離子移向

電子

電子發(fā)生

反應(yīng)發(fā)生

反應(yīng)氧化還原失去得到陽陰2.原電池工作原理3.原電池的構(gòu)成要素

（1）電極反應(yīng)

（2）電極材料

（3）離子導(dǎo)體

（4）電子導(dǎo)體4.實(shí)驗(yàn)方法（1）學(xué)生分小組設(shè)計(jì)原電池使石英鐘動起來，并上臺展示，解析工作原理。（2）老師進(jìn)行引導(dǎo)和點(diǎn)撥。

5.實(shí)驗(yàn)器材

西紅柿、檸檬等水果、土豆、鋅片、銅片、帶鱷魚夾的導(dǎo)線、石英鐘、鐵架臺、250mL燒杯、棉柔巾、學(xué)生電源、自己設(shè)計(jì)并定制的U形管、氣球、碳棒、橡皮塞、硫酸銅、氯化鈉、氫氧化鈉、硫酸等溶液。三、教學(xué)過程1.情境導(dǎo)入

教室里的石英鐘不動了，我們能不能用學(xué)過的知識以及桌上的材料讓它動起來呢？2.電池制作（1）單液電池西紅柿電池土豆電池：

以色列研究者的最新文獻(xiàn)提出土豆煮熟了發(fā)電能力能夠提高十倍單液電池為什么這么簡單的電池沒有得到廣泛的使用？單液電池能量損耗大，怎樣提升電池的效率？銅片鋅片能量損耗大雙液電池鹽橋的作用：平衡電荷，接通電路VS實(shí)驗(yàn)室沒有鹽橋和硫酸鋅溶液，怎么辦？單液電池能量損耗小（2）雙液電池氧化反應(yīng)Zn-2e-

=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)Cu2++2e-=Cu陰離子陽離子總反應(yīng)：負(fù)極正極Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu（離子方程式）（化學(xué)方程式）怎樣制作一個連續(xù)工作的電池，讓石英鐘一直轉(zhuǎn)動？（3）燃料電池電池總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O堿性介質(zhì)氫氧燃料電池負(fù)極(C)：2H2-4e-+4OH-=4H2O正極(C)：O2+4e-+2H2O=4OH-OH-定向移動到負(fù)極，在正極生成，在負(fù)極消耗負(fù)極正極NaOH溶液O2H2石墨石墨問題和討論:比較氫氧燃料電池的工作原理和電解水的原理氫氧燃料電池電解水能量裝置圖電極反應(yīng)式

總：

總：電子流向離子流向反應(yīng)類型Na2SO4溶液O2H2石墨石墨Na2SO4溶液O2H2石墨石墨負(fù)極正極陽極陰極化學(xué)能→電能電能→化學(xué)能負(fù)極：2H2－4e-=4H+正極：O2＋4e-＋2H2O=4OH-陰極：4H2O

＋4e-=2H2↑＋4OH-陽極：2H2O

－4e-=O2↑＋4H+導(dǎo)線中，負(fù)極→正極導(dǎo)線中，陽極→正極

負(fù)極→陰極溶液中，陽離子→正極，陰離子→負(fù)極溶液中，陰離子→陽極，陽離子→陰極自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)約翰·B·古迪納夫JohnB.Goodenough斯坦利·威廷漢M.StanleyWhittingham吉野彰AkiraYoshino2019年諾貝爾化學(xué)獎-鋰離子電池世界需要超級電池，不然的話，未來我們將通過戰(zhàn)爭來爭奪最后的能源，全球變暖也會發(fā)展到不可控制的地步。我想在去世之前解決這個問題，我才九十多歲，還有時(shí)間。3.拓展延伸那不到十九歲的我們呢？1.（基礎(chǔ)題）Nature期刊報(bào)道了一個新型的水系鋰離子電池。其中采用多層石墨鑲嵌金屬鋰做電極，以WiBS/PEO水凝膠作電解質(zhì)，鋰離子可以在凝膠中快速移動，溴化鋰晶體不溶于這個電解質(zhì)?？偡磻?yīng)方程式為，以下是鋰離子電池的示意圖。下列說法正確的是A.放電時(shí)，電子從B經(jīng)外電路到AB.放電時(shí)，B電極反應(yīng)式：

C.充電時(shí)，溶液中離子數(shù)目增多D.充電時(shí)，B電極接電源的負(fù)極2.（拔高題）一個水系鋰離子電池采用多層石墨鑲嵌金屬鋰作電極，以WiBS/PEO水凝膠作電解質(zhì)，鋰離子能在凝膠中快速移動。溴化鋰、氯化鋰晶體不溶于該電解質(zhì)。該電池充電時(shí)b電極反應(yīng)：第一步：

，第二步：

，如圖所示，下列說法正確的是A.放電時(shí)，a電極發(fā)生還原反應(yīng)B.放電時(shí)，b電極總反應(yīng)式：C.充電時(shí)，溶液中離子數(shù)目增多。D.充電時(shí)，鋰離子向b電極移動。4.歸納總結(jié)隔膜燃料電池燃料電池雙液電池單液電池電池四要素1.電極反應(yīng)2.電極材料3.離子導(dǎo)體4.電子導(dǎo)體銅片鋅片Na2SO4溶液O2H2石墨石墨O2H2石墨石墨5.布置作業(yè)完成學(xué)習(xí)任務(wù)單：基礎(chǔ)性作業(yè)拓展性作業(yè)：查閱資料，簡單綜述鋰電池的發(fā)展史并畫出簡易原理圖實(shí)踐性作業(yè)：1.繼續(xù)改良你們組的氫氧燃料電池2.設(shè)計(jì)并制作暖貼四、實(shí)驗(yàn)亮點(diǎn)1.一般原電池實(shí)驗(yàn)是使賀卡、發(fā)光二極管等工作，我們改用教室里不動了的石英鐘，以此為情境，情境真實(shí)化、生活化、實(shí)用化。2.土豆電池：以色列的最新研究，土豆煮熟了發(fā)電能力能夠提高十倍。3.實(shí)驗(yàn)室沒有鹽橋和硫酸鋅