氫能源——未來最理想的能源

1、氫能源一一未來最理想的能源教學設(shè)計一、設(shè)計思路1、以氫氣為媒介，將化學能與熱能、電能的知識串聯(lián)在一起，使學生將這 一部分知識系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。2、利用現(xiàn)代教育手段多媒體輔助教學使學生了解化學在生活中的應(yīng)用，了 解燃料電池在汽車領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。3、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和評價能力。4、了解氫能源的制備和儲存二、學情分析學生已經(jīng)學完選修四笫二章和笫四章的內(nèi)容，對于化學能與熱能和化學能與電能 的相互轉(zhuǎn)化已經(jīng)有了初步認識，但是對能量的轉(zhuǎn)化還沒有形成系統(tǒng)的知識體系， 尤其是對燃燒熱、中和熱等基本概念和燃料電池、可充電電池、電解的電極反應(yīng) 式的書寫還存在很大問題。而氫氣可以很好的把這一部分內(nèi)容聯(lián)系在一起。三、

2、教學目標1、知識與技能：（1）明確掌握燃燒熱的意義（2）能熟練寫出氫氣燃料電池的正負極電極反應(yīng)式（3）能熟練寫出電解水的陰陽極電極反應(yīng)式（4）能根據(jù)總式寫出可充電電池的電極反應(yīng)式（5） 了解氫能源的制備和儲存2、過程與方法：（1）通過自主學習與合作學習，培養(yǎng)問題意識，培養(yǎng)思考能力。（2）通過觀察與思考，培養(yǎng)觀察、比較、分類、歸納等能力。3、情感態(tài)度與價值觀：（1）提高學習化學的興趣，感受化學世界的奇妙與和諧。（2）培養(yǎng)參與化學科技活動的熱情，培養(yǎng)將化學知識應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識， 關(guān)注與化學有關(guān)的社會熱點問題，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的思想。（3）培養(yǎng)辯證唯物主義世界觀，培養(yǎng)求真務(wù)實的科學態(tài)度。四、教學

3、重點和難點教學重點：1 .燃燒熱的計算2 .電極反應(yīng)式的書寫3 .氫能源的制備和儲存4 .能量間的相互轉(zhuǎn)化教學難點：1.電極反應(yīng)式的書寫；2.能量間的相互轉(zhuǎn)化五、教學過程教學 環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖引入通過這一段時間的學習，我們已經(jīng)知道能 源分化石能源和新型能源，而新型能源中的 氫能被稱為21世紀最理想的新能源，這是 為什么呢？傾聽、思考， 分組討論并回 答明確本節(jié)課的主 要學習內(nèi)容，培養(yǎng) 學生發(fā)散思維能 力投影思考討論：為什么說氫氣是21世紀后期最理想的新型 能源？過渡小結(jié)氫能的優(yōu)勢，然后由表格中數(shù)據(jù)計算燃 燒熱歸納、總結(jié)、 計算加強學生對燃燒 熱的理解閱讀材料，了解氫氣熱值高這一特點

4、在汽車 上的應(yīng)用傾聽、思考拓展學生的知識 面，了解化學知識 在實際的應(yīng)用觀看視頻引導根基視頻和圖片信息，寫出氫氣燃料電池的 正負極電極反應(yīng)式思考并回答讓學生能夠?qū)W以 致用過渡將氫氣燃料電池直接應(yīng)用于汽車有很多需 要解決的問題，而國外的一些研究人員則對 氫氣燃料電池做了改進，觀看視頻觀看并思考讓學生學會用發(fā) 展的眼光看問題投影由視頻引入氫氣的制備方法觀看并思考培養(yǎng)學生發(fā)散思 維投影 練習如圖所示，圖1是水電解的一種簡易實驗裝 置，圖2是某科學老師針對圖1實驗自創(chuàng)的 新裝置.其實驗操作步驟如下：先將裝置固 定在鐵架臺上，向其中注入250g溶質(zhì)質(zhì)量思考交流培養(yǎng)學生解決問 題的能力分數(shù)為8%的氫氧化鈉

5、溶液作電解液代替 水，用注射器將電解液注滿移液管并倒立在 裝置的兩極，連接好導線，開啟直流電，當 產(chǎn)生一定量的氣體時，關(guān)閉電源，隨即檢驗 兩極產(chǎn)生的氣體.請你結(jié)合圖示和操作步 驟，回答下列問題：（1）用溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為8%的氫氧 化鈉溶液作電解液代替水是為了（2）圖2中與電源正極相連接的移液管中收集到的氣體是:（3）你認為圖2的創(chuàng)新實驗相對于圖1來 說，所具備的優(yōu)點是實驗時，投影氫的制備其他方法： 焦炭+水制氫 太陽能+水制氫 生物質(zhì)制氫觀看、傾聽、 思考拓展學生知識面投影二、氫的儲存氫在一般條件下以氣態(tài)形式存在，且易燃 （4-75%）、易爆（15-59%）,這就為儲存帶來了 很大的困難。當氫作

6、為一種燃料時，必然具 有分散性和間歇性使用的特點，因此必須解 決儲存問題。儲氫技術(shù)要求能量密度大（包含 單位體積和質(zhì)量儲存的氫含量大）、能耗少、 安全性高。液化壓縮的儲氫高壓氣態(tài)儲氫金屬氫化物儲氫碳納米管吸附儲氫配位氫化物儲氫觀看、傾聽、過渡思考：氫成為未來的能源需要解決哪些問 題？思考、討論培養(yǎng)學生用全面 發(fā)展的觀點看問 題小結(jié)氫能作為一種極為優(yōu)越的新能源，稱氫為 “能源載體”主要是要說明，氫本身并不是 自然能源，必須被生產(chǎn)出來。這個生產(chǎn)過程 需要能源，所以生產(chǎn)氫的關(guān)鍵是使用可再生 能源。這樣才能在整個能源的循環(huán)過程中消 除所有碳化物的排放。未來的研究工作需致力于以下幾個方面：第 一，進一步

7、改進和完善現(xiàn)有的制氫工藝，開 發(fā)新的制氫技術(shù);第二，在制氫和儲氫研究 中應(yīng)滿足原料來源廣、成本低、制造工藝簡 單循環(huán)使用壽命高等一系列要求；第三，儲 氫機理的探索。觀看，思考能量間的相互轉(zhuǎn)化化學能*熱能 y思考、總結(jié)培養(yǎng)學生歸納總 結(jié)能力投影練習1 .氫氣作為21世紀極具開發(fā)前景的新能源 之一，理由是（）燃燒熱值高原料資源豐富貯 存和運輸時安全性高燃燒產(chǎn)物無污 染.A.B.C.D.2 .“氫能”被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ?清潔能源。氫氣的燃燒效率非常高，只要在 汽油中加入4%的氫氣，就可使內(nèi)燃機節(jié)油 40%o目前，氫能技術(shù)在美國、日本、歐盟 等國家和地區(qū)已進入系統(tǒng)實施階段。氫氣的 制取與儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點。幫助學生疏理 本節(jié)課的學習 過程、知識重 點，加深對新 知識的理解。本節(jié)課所學知識 的應(yīng)用已知：CH4 (g) +H20 (g)=CO (g) +3H2 (g) AH=206.2 kJ mol-1CH4 (g) +C02 (g) =2C0 (g) +2H2 (g) AH=247. 4 kJ mol-12H2S(g)=2H2(g) +S2(g)AH=169. 8 kJ , mol 1(1)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用 的制氫方法。CH4 (g)與H20 (g)反應(yīng)生成C02 (g)和H2 (g)的熱化學方程式為3.氯堿1：業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意 圖，