师：同学们请坐，谢谢大家。在学习生涯规划后，大家对未来工作想必有些憧憬。今天初次见面，老师觉得同学们都很有灵性，颇具科学家潜质，相信这节课能验证我的看法，说不定大家都能成为小发明家呢。这么优秀的你们，是不是该给自己点掌声？
这节课，老师想让大家设计并制作一个简单的氢氧燃料电池。设计制作前，我们先完成一道练习，回顾原电池的构成条件以及盐桥的作用。请打开学案，完成任务一，给大家两到三分钟时间。
（同学们完成练习）
师：很不错，大家都完成了。我们一起来看，第一个装置，它能否构成原电池？在这里谁做负极？锌失去电子发生什么反应？是氧化反应吧。那谁做正极？铜做正极，谁得电子呢？是氢离子得电子变成氢气。它的总反应方程式怎么书写？把两极反应相加就可以。
再看第二个装置，这个装置能否构成原电池？为什么？因为没有闭合回路。那如何改进？加个盐桥就可以。盐桥有什么作用？构成并沟通内电路，新增闭合回路。
接着看第三个装置，这个可不可以构成原电池？同样，这里谁做负极？锌做负极，失去电子变成锌离子，发生氧化反应。做正极的是谁？铁，铁离子得到电子变成铁单质，发生还原反应。它的总反应方程式也是两极相加。
最后看第四个装置，这个可不可以构成原电池？为什么？它首先不是自发的氧化还原反应，而且两极的活泼性相同。
那我们一起来归纳一下原电池的构成条件有哪些？第一，要有两极，两种活泼性不同的金属或一种能导电的非金属，比如碳棒；第二，电极材料均要插入电解质溶液或熔融状态的电解质中；第三，要形成闭合回路，就像第二个装置那样；第四，要具备自发进行的氧化还原反应，就像第四个装置所缺乏的。我们也把它简称为“两极一线一反应”。
那盐桥的作用呢？刚才在第二个装置里我们说过，它能沟通内电路，形成闭合回路，而且盐桥也提供离子，可以保持溶液的电中性。同学们发现没有，第一个装置图和第二个装置图有怎样的变化？是不是从单液变成了双液？也就是说盐桥最重要的作用之一是隔开了电极与电解质溶液，避免了电极与电解质溶液直接反应，使电池放电更持久。
同学们，刚开始老师说想让大家设计制作氢氧燃料电池，那能否在装置4的基础上，将它设计成一个简单的氢氧燃料电池呢？我们5个小组分组讨论一下，并画出装置图。大家可以把图画得更优美些，毕竟我们未来可能是要成为科学家的人，手稿得好看呀。
（同学们分组讨论并画图）
师：同学们都很聪明，要制备电池，肯定得获得氢气和氧气，我看不少同学都设计到了电解水来制备氢气和氧气，非常棒。第一组同学已经设计好了，我们先请第一组同学来说一下设计思路。
生：闭合开关后，若电流表偏转，就说明电池制作成功。
师：同学请坐。大家觉得这个思路正确吗？这个装置有没有不足之处？哪位同学说说看。
生：因为它无法区分电流表偏转，是因为电解了溶液，还是因为电源。
师：非常棒，同学们给他掌声。请坐。大家看，在这个装置图里，电流表的偏转，可能是电源提供的电流，不一定是我们制备的氢氧燃料电池提供的。所以第一位同学再优化一下。
我已经看到设计得很好的装置图了，来看第五组同学的。同样，请这位帅气的男生来说一下你的设计思路。
生：我的思路是先闭合下面那个开关，电解水，让溶液中有离子，然后断开下面的开关，闭合上面有电流表的开关，如果电流表指针偏转，就说明实验成功。
师：很好，请坐。同学们觉得他思路清晰吗？不过这里有些不足之处，他说的开关，我们是不是应该标注一下，比如K1和K2。当然这位同学画的装置图有点抽象，没关系，可以不断练习。记住，你们都有成为科学家的潜质。现在我们把装置图再画得更优美点，以后别人看到你们的手稿得多惊叹呀。
同学们，来看老师画的装置图，刚好和第五组同学思路撞了，不过老师稍微改动了一下。我们不用电流表，用LED小灯代替电流表。现在开始实验，请同学们按照这个装置图完成任务。
（同学们进行实验操作）
师：第三组同学控制一下，后面添加的时候可以改成滴液管滴加，小组都动起来，可以站起来。看看放在哪里比较好，先判断不好的地方，后面再调整，可以改成胶头滴管进行添加。这里太棒了，可以这样加紧一点，刚好卡在这里面。假设这样卡住了，没满的时候怎么办？可以用胶头滴管继续添加，没关系，水槽里还有多余的溶液。
来观察第四组同学，是不是看到有气泡了？同学们，什么时候停止实验呢？看看第二组同学，你这样接的方式跟第一组同学一样了，这里无法确保小灯泡亮是因为电源还是我们制备的氢氧燃料电池。先把灯泡拿掉，有同学问什么时候停止电解，大家觉得呢？对，均匀饱和就可以停止电解。
这里不能跟第一组一样了，灯泡亮了也不能证明是我们制备的氢氧燃料电池，先把它拆卸下来。有哪一组气泡比较……这也犯了和第一组一样的错误，小灯泡应该先断开，把灯拿下来。
首先要干嘛？第一步断开电源，然后……我们不能犯第一组的错误，这里灯亮不一定是氢氧燃料电池，得重新调整。
（同学们继续实验）
师：来看，电源断开了，大家合作一下。看到水挡了吗？断开之后……大家看，灯泡都比较暗。同学们，实验是成功的，但为什么小灯泡这么暗呢？而且一开始我们为什么把电流表换成小灯泡呢？大家思考一下，我们制备的电源能否直接给手机充电？不能，为什么？结合生活实际，刚才小灯泡很黯淡，手机充电需要持续供电，也就是说我们制备的电池电流比较小，无法维持长时间充电。
那我们成功制备了氢氧燃料电池，能否给它优化一下呢？它还有很大提升空间。现在来看课本100面到101面，课本中的燃料电池是怎样的？请同学们仔细观察，同时完成任务4中碱性电池电极反应式的书写。同学们仔细观察课本中的燃料电池和我们制作的有什么不一样。
（同学们观察并书写）
师：非常不错，大家基本完成了。课本中已经给出酸性情况下的电极反应式，在碱性情况下怎么写呢？在碱性情况下，溶液中氢离子浓度很小，在左右两边加上氢氧根，左边生成什么，右边生成水。同样，正极还是碱性条件下，氢离子与氢氧根结合变成水，右边是氢氧根。可以看到，它们的电池总反应方程式都是一样的。
同学们，在课本的燃料电池里，发现什么不同之处了吗？有同学发现用了质子交换膜。之前我们学过盐桥的改进，那盐桥是不是也有不足之处呢？质子交换膜相当于很薄的一张薄膜，它的表面积非常大，离子通过量很多，流量大。而盐桥只有一个桥梁，容量有限。而且质子交换膜很薄，传输速率更快。也就是说盐桥存在离子运动距离长、离子运动通道过窄、通过离子流量更小等不足之处。
同学们看，前面所学的单液原电池改进成双液原电池，现在又变化成隔膜原电池，发现没？它在不断微型化，这就是科学实验不断完善的过程。就像我们平时做事，要养成脚踏实地，一步一步完成每项工作的习惯。
同学们，我们制备的电池不能给手机充电，大家思考一下，氢氧燃料电池在工业上已经生产了，那又是怎样的呢？通过一个视频一起来认识一下。
（播放氢能源汽车氢燃料电池反应堆相关视频）
师：同学们看懂了吗？工业生产中怎么优化的？也用到了质子交换膜，把它层层堆叠起来，扩大了容量，后面还外接了氢气高压管，不断通入氢气。那生活中，氢氧燃料电池应用到汽车里的情况多吗？不多吧，现在新能源汽车大多用的是锂电池。锂电池相对环保，那为什么不用氢氧燃料电池呢？是成本问题，主要是制备氢气的技术成本高。同学们知道主要的氢气制备技术被哪个国家垄断了吗？被日本垄断了。经过今天这节课，老师希望未来同学们能突破氢气制备技术，期待听到“遥遥领先”这四个字。这节课最大的收获就是制备了氢氧燃料电池。课后，请同学们和同学之间讨论一下如何提高未来氢能源技术的发展。同学们这节课有什么收获吗？