建立思维模型，培养学生在电化学高考备考中的化学核心素养

杨晓珍

摘 要：电化学是有实用性的、最具创造性的科学原理，是可以使人类生活更加美好的科学基础，是能够满足社会需要的重要理论支撑。然而，由于电化学理论知识抽象难懂，如果教师仅仅单一地灌输性教学，学生的学习积极性就不高，更谈不上主动参与化学活动，就会导致化学课堂效率很低。因此，在电化学高考备考过程中，要求教师要采用多种教学方法，培养学生学会用分类思想来归纳总结，培养学生对电化学原理的原认知过程，提高学生的综合迁移能力、自主学习能力，掌握化学的微粒观等重要化学思维，让学生在精彩的化学课堂中实现高效发展，在化学高考备考中吸收重要的化学核心素养。

关键词：化学核心素养；思维模型；化学思维；高效备考

一、电化学题型特点

电化学题型具有明显的化学学科特点，是现在每年高考理综卷的必考题型，是将基本概念、基本理论、元素单质及其重要化合物知识与化学实验及简单计算有机结合起来的综合题型。在高三复习中抓住电化学题型，不仅能进一步加深元素及其化合物的有关知识，还能培养分析推理、观察思维、获取信息及综合应用的能力。

二、电化学解题策略的培养

无论电化学题属于哪种装置，均遵循这样的推断思路：迅速浏览装置判断是原电池还是电解池，整体扫描正负极或阴阳极寻找“突破口”，解题的关键是仔细审题，顺藤摸瓜，找到合适的答案。化学解题虽然没有一成不变的方法模式，但应建立解题的基本思维模式：题示信息+基础知识+逻辑思维。掌握正确的解题方法能简化解题过程，提高解题能力。广东省高考中的新型电池，例如“氢镍电池”“高铁电池”“碱性锌—锰电池”、我国首创的“海洋电池”“燃料电池”（如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池）“锂离子电池”“银锌电池”“纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量（单位质量释放的能量）高等特点。取材于这些知识点的试题，由于题材广、信息新、陌生度大，所以，大多数考生对这类试题感到束手无策、难以应对，实际上这些题目主要考查的是学生综合迁移应用的能力。下面分别以高考中出现频率最高的两种物质的得失电子及综合应用为例，建立解题的思维模型，帮助学生突破电化学的瓶颈，找到“题眼”，从而加深理解电子得失的真正含义，从源头上认识电化学的综合应用。

1.原电池中氧气得电子的思维模型的建立

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液（酸碱盐）的不同，其电极反应有所不同，抓住氧元素的化合价变化规律，得到电子后降低了化合价，首先变成了O2-，O2-能否存在要看电解质环境。其实我们只要引导学生建立以下四种氧气得电子的思维模型，不仅可以起到事半功倍的作用，最重要的是培养了学生在陌生度大的阅读中挖掘有用信息的习惯，提高了学生整合信息的化学思维能力，提高了学生综合迁移应用的能力。

再根据电池的总反应和正、负极反应之间的关系，可以快速解答此类题型。电池总反应与正负极反应的关系就是加减法的关系：

①电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式

②正极反应式=电池总反应式-电池的负极反应式

③电池负极反应式=电池的总反应式-电池正极反应式

注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。

【典例导悟1】科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池的说法哪个选项不正确？A.在熔融电解质中，O2-由负极移向正极；B.该电池的总反应是： ；C.电路中每通过5 mol电子，约有5.6 L标准状况下的丙烷被完全氧化；D.通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为： 。解析：该燃料电池的化学原理是： ，B正确；放电过程中通入丙烷的电极为负极： ，D正确；通入O2的电极为正极： ，产生的O2-将向负极移动，A项错。

【典例导悟2】以酸性氢氧燃料电池为电源進行电解的实验装置如图所示，正确的是哪个选项？A.燃料电池工作时，正极反应为 ；B.a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出。解析：本题的A选项为什么错误？结合原电池和电解池综合考查电化学的基本理论，图中左侧为氢氧燃料电池，右侧为电解池，燃料电池为酸性介质，负极反应为 ，正极反应为 ，所以A项错误。

2.电化学中Al作电极的思维模型的建立

为了发展学生的自主学习能力，使学生逐步由“学会”变成“会学”，引导学生在高三电化学复习中，建立Al作电极的思维模型，可以培养学生独立获取知识的能力、交流能力、反思能力以及创新能力，缩短教学时间，提高高中化学教学效率。

【典例导悟3】（1）以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。（2）用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极

反应式： 。（3）用Al作电极电解NaOH溶液，阳极反应式： ；总反应离子方程式： 。

解析：（1）依据信息阳极形成的氧化膜一定为Al2O3，Al失电子生成Al2O3，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H+生成。

（2）Al作阳极，失电子生成Al3+，Al3+水解显酸性，溶液中的HCO3-水解显碱性，两者水解互相促进，生成Al（OH）3和CO2。

【典例导悟4】（2011·广东理综，32节选）由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。镀铝电解池中，金属铝为 极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl4-和Al2Cl7-形式存在，铝电极的主要电极反应式为 。

解析：镀铝时金属铝应为阳极，失去电子变为铝离子，再结合环境中的阴离子AlCl4-生成Al2Cl7-，所以答案应为：

为了提高学生在电化学高考备考中具备化学自主学习能力， 我们的主阵地就是课堂，教师如何组织课堂教学，如何在课堂上实施教学设计？如何及时捕捉课堂动态生成的教学资源？如何激发学生问题的生成？如何引导学生学习？从而提高学生的自主学习能力，培养学生的化学思维意识，除了多给学生思考的机会外，还要多方面培养学生的思维品质。培养学生的自主学习能力和创新思维能力就是新时期教学的重要目标，这与培养创造型人才的素质教育是一致的。从电化学教学过程中领悟到应让学生建立化学思维模型的思想意识，才能切实提高课堂教学的有效性，提高学生的化学综合素养，而且可以为学生的终身学习奠定良好基础，使学生的化学核心素质真正得到升华。

参考文献：

[1]张云.经验·民主·教育：杜威教育哲学[M].上海社会科学院出版社，2007.

[2]郭景瑞.新爱的教育[M].华东师范大学出版社，2008.

[3]朱永新.走进最理想的教育[M].漓江出版社，2007.

编辑 王梦玉