建立思維模型，培養(yǎng)學生在電化學高考備考中的化學核心素養(yǎng)

楊曉珍

摘 要：電化學是有實用性的、最具創(chuàng)造性的科學原理，是可以使人類生活更加美好的科學基礎，是能夠滿足社會需要的重要理論支撐。然而，由于電化學理論知識抽象難懂，如果教師僅僅單一地灌輸性教學，學生的學習積極性就不高，更談不上主動參與化學活動，就會導致化學課堂效率很低。因此，在電化學高考備考過程中，要求教師要采用多種教學方法，培養(yǎng)學生學會用分類思想來歸納總結(jié)，培養(yǎng)學生對電化學原理的原認知過程，提高學生的綜合遷移能力、自主學習能力，掌握化學的微粒觀等重要化學思維，讓學生在精彩的化學課堂中實現(xiàn)高效發(fā)展，在化學高考備考中吸收重要的化學核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：化學核心素養(yǎng)；思維模型；化學思維；高效備考

一、電化學題型特點

電化學題型具有明顯的化學學科特點，是現(xiàn)在每年高考理綜卷的必考題型，是將基本概念、基本理論、元素單質(zhì)及其重要化合物知識與化學實驗及簡單計算有機結(jié)合起來的綜合題型。在高三復習中抓住電化學題型，不僅能進一步加深元素及其化合物的有關(guān)知識，還能培養(yǎng)分析推理、觀察思維、獲取信息及綜合應用的能力。

二、電化學解題策略的培養(yǎng)

無論電化學題屬于哪種裝置，均遵循這樣的推斷思路：迅速瀏覽裝置判斷是原電池還是電解池，整體掃描正負極或陰陽極尋找“突破口”，解題的關(guān)鍵是仔細審題，順藤摸瓜，找到合適的答案?；瘜W解題雖然沒有一成不變的方法模式，但應建立解題的基本思維模式：題示信息+基礎知識+邏輯思維。掌握正確的解題方法能簡化解題過程，提高解題能力。廣東省高考中的新型電池，例如“氫鎳電池”“高鐵電池”“堿性鋅—錳電池”、我國首創(chuàng)的“海洋電池”“燃料電池”（如新型細菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池）“鋰離子電池”“銀鋅電池”“紐扣電池”等。這些電池一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量（單位質(zhì)量釋放的能量）高等特點。取材于這些知識點的試題，由于題材廣、信息新、陌生度大，所以，大多數(shù)考生對這類試題感到束手無策、難以應對，實際上這些題目主要考查的是學生綜合遷移應用的能力。下面分別以高考中出現(xiàn)頻率最高的兩種物質(zhì)的得失電子及綜合應用為例，建立解題的思維模型，幫助學生突破電化學的瓶頸，找到“題眼”，從而加深理解電子得失的真正含義，從源頭上認識電化學的綜合應用。

1.原電池中氧氣得電子的思維模型的建立

根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶液（酸堿鹽）的不同，其電極反應有所不同，抓住氧元素的化合價變化規(guī)律，得到電子后降低了化合價，首先變成了O2-，O2-能否存在要看電解質(zhì)環(huán)境。其實我們只要引導學生建立以下四種氧氣得電子的思維模型，不僅可以起到事半功倍的作用，最重要的是培養(yǎng)了學生在陌生度大的閱讀中挖掘有用信息的習慣，提高了學生整合信息的化學思維能力，提高了學生綜合遷移應用的能力。

再根據(jù)電池的總反應和正、負極反應之間的關(guān)系，可以快速解答此類題型。電池總反應與正負極反應的關(guān)系就是加減法的關(guān)系：

①電池的總反應式=電池正極反應式+電池負極反應式

②正極反應式=電池總反應式-電池的負極反應式

③電池負極反應式=電池的總反應式-電池正極反應式

注意在將兩個反應式相減時，要約去正極的反應物O2。

【典例導悟1】科學家成功開發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導O2-。下列對該燃料電池的說法哪個選項不正確？A.在熔融電解質(zhì)中，O2-由負極移向正極；B.該電池的總反應是： ；C.電路中每通過5 mol電子，約有5.6 L標準狀況下的丙烷被完全氧化；D.通入丙烷的電極為電池負極，發(fā)生的電極反應為： 。解析：該燃料電池的化學原理是： ，B正確；放電過程中通入丙烷的電極為負極： ，D正確；通入O2的電極為正極： ，產(chǎn)生的O2-將向負極移動，A項錯。

【典例導悟2】以酸性氫氧燃料電池為電源進行電解的實驗裝置如圖所示，正確的是哪個選項？A.燃料電池工作時，正極反應為 ；B.a極是鐵，b極是銅時，b極逐漸溶解，a極上有銅析出。解析：本題的A選項為什么錯誤？結(jié)合原電池和電解池綜合考查電化學的基本理論，圖中左側(cè)為氫氧燃料電池，右側(cè)為電解池，燃料電池為酸性介質(zhì)，負極反應為 ，正極反應為 ，所以A項錯誤。

2.電化學中Al作電極的思維模型的建立

為了發(fā)展學生的自主學習能力，使學生逐步由“學會”變成“會學”，引導學生在高三電化學復習中，建立Al作電極的思維模型，可以培養(yǎng)學生獨立獲取知識的能力、交流能力、反思能力以及創(chuàng)新能力，縮短教學時間，提高高中化學教學效率。

【典例導悟3】（1）以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為 。（2）用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q。寫出陽極生成R的電極

反應式： 。（3）用Al作電極電解NaOH溶液，陽極反應式： ；總反應離子方程式： 。

解析：（1）依據(jù)信息陽極形成的氧化膜一定為Al2O3，Al失電子生成Al2O3，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液顯酸性，所以有H+生成。

（2）Al作陽極，失電子生成Al3+，Al3+水解顯酸性，溶液中的HCO3-水解顯堿性，兩者水解互相促進，生成Al（OH）3和CO2。

【典例導悟4】（2011·廣東理綜，32節(jié)選）由熔鹽電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁。鍍鋁電解池中，金屬鋁為 極。熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以AlCl4-和Al2Cl7-形式存在，鋁電極的主要電極反應式為 。

解析：鍍鋁時金屬鋁應為陽極，失去電子變?yōu)殇X離子，再結(jié)合環(huán)境中的陰離子AlCl4-生成Al2Cl7-，所以答案應為：

為了提高學生在電化學高考備考中具備化學自主學習能力， 我們的主陣地就是課堂，教師如何組織課堂教學，如何在課堂上實施教學設計？如何及時捕捉課堂動態(tài)生成的教學資源？如何激發(fā)學生問題的生成？如何引導學生學習？從而提高學生的自主學習能力，培養(yǎng)學生的化學思維意識，除了多給學生思考的機會外，還要多方面培養(yǎng)學生的思維品質(zhì)。培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新思維能力就是新時期教學的重要目標，這與培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的素質(zhì)教育是一致的。從電化學教學過程中領悟到應讓學生建立化學思維模型的思想意識，才能切實提高課堂教學的有效性，提高學生的化學綜合素養(yǎng)，而且可以為學生的終身學習奠定良好基礎，使學生的化學核心素質(zhì)真正得到升華。

參考文獻：

[1]張云.經(jīng)驗·民主·教育：杜威教育哲學[M].上海社會科學院出版社，2007.

[2]郭景瑞.新愛的教育[M].華東師范大學出版社，2008.

[3]朱永新.走進最理想的教育[M].漓江出版社，2007.

編輯 王夢玉