高三化學(xué)電源電極反應(yīng)式書寫的思維建模教學(xué)策略

吳利敏　熊建飛

摘要：針對高考試題對化學(xué)電源電極反應(yīng)式考查的特點(diǎn)，提出了回歸教材，以堿性鋅錳電池為例，對化學(xué)電源電極反應(yīng)式書寫進(jìn)行思維建模，構(gòu)建電極反應(yīng)式書寫模型：先寫出電池構(gòu)成，再運(yùn)用兩個(gè)意識。

關(guān)鍵詞：電極反應(yīng)式； 思維建模；電池構(gòu)成；兩個(gè)意識

文章編號：1008-0546（2016）06-0034-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.06.010

思維建模的方法適用于自我建構(gòu)知識，是教師創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義課堂的一把鑰匙。思維建模能夠幫助學(xué)生豐富和拓展知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生用已有的知識構(gòu)建起自己的思維模型，在建模的過程中積極地調(diào)整與修改原有知識結(jié)構(gòu)，做到對知識和方法的內(nèi)化。在高三化學(xué)復(fù)習(xí)課中，運(yùn)用思維建模能夠有效的幫助學(xué)生建構(gòu)知識體系，提高對知識遷移應(yīng)用的能力。

化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫是高考的熱點(diǎn)，大多數(shù)題的特點(diǎn)是新，讓學(xué)生感覺很陌生，有點(diǎn)無從下手。其實(shí)只要掌握好原電池基本原理，運(yùn)用兩個(gè)意識，此類題型就迎刃而解。本文擬回歸教材、挖掘教材，尋找高考試題與教材的聯(lián)系，進(jìn)行思維建模，構(gòu)建電極反應(yīng)式書寫模型：先寫出電池構(gòu)成，再運(yùn)用兩個(gè)意識。

一、真題分析

真題一（2015課標(biāo)Ⅱ） 酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2 和 NH4Cl等組成的糊狀填充物。 該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。 回收處理該廢電池可得到多種化工原料。

（1）該電池的正極反應(yīng)式為 ，電池反應(yīng)的離子方程式為 。

[試題分析] 此題與人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》中堿性鋅錳電池原理一樣，只不過這個(gè)電池是酸性鋅錳電池。在書寫電極反應(yīng)式時(shí)，若不注意電池的環(huán)境（酸性環(huán)境），則很容易寫錯(cuò)。

真題二（2013課標(biāo)Ⅱ）“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制作的陶瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯(cuò)誤的是

A.電池反應(yīng)中有 NaCl 生成

B.電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價(jià)鋁離子

C.正極反應(yīng)為：NiCl2+2e- Ni+2Cl-

D.鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動(dòng)

[試題分析] 此題所給電池是一種新型化學(xué)電源，其特點(diǎn)是新，讓學(xué)生感覺陌生，不知怎樣下手。

真題三（2013課標(biāo)Ⅰ） 銀質(zhì)器皿日久表面會(huì)逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理：在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會(huì)褪去。下列說法正確的是

A.處理過程中銀器一直保持恒重

B.銀器為正極，Ag2S被還原生成單質(zhì)銀

C.該過程中總反應(yīng)為 2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3

D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl

[試題分析] 此題對學(xué)生來說感覺很陌生，不知道怎樣入手，其實(shí)這是一道基于原電池原理的電化學(xué)試題，只不過比較隱含，需要學(xué)生用原電池基本原理去挖掘。

二、思維建模

以人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》中堿性鋅錳電池為例，對基于原電池原理的電化學(xué)試題進(jìn)行思維建模。

化學(xué)電源必備的兩個(gè)條件：兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液。堿性鋅錳電池的兩個(gè)電極分別是Zn和MnO2，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，可以簡單地表示為：Zn—KOH—MnO2（電池構(gòu)成）。根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，因?yàn)閆n只具有還原性，可以判斷出Zn作負(fù)極； MnO2中Mn的化合價(jià)為+4價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)（Mn的化合價(jià)一般有0、+2、+3、+4、+6、+7價(jià)），具有氧化性，由于Zn只能做負(fù)極，因此MnO2做正極。在書寫電極反應(yīng)式時(shí)，要考慮環(huán)境意識，即電極反應(yīng)產(chǎn)物所處的環(huán)境，如在書寫負(fù)極反應(yīng)時(shí)，Zn失電子變?yōu)閆n2+后還要和OH-生成Zn（OH）2沉淀。在書寫正極反應(yīng)式時(shí)，2MnO2+2e-+2MnOOH +配平電荷守恒只能在右邊加OH-離子，而不能在左邊加H+，因?yàn)檫@是堿性環(huán)境。

由此得出化學(xué)電源電極反應(yīng)式書寫思維模型：先寫出電池構(gòu)成，再運(yùn)用兩個(gè)意識。

三、遷移應(yīng)用

真題一 （2015課標(biāo)Ⅱ）

電池構(gòu)成：Zn—ZnCl2、NH4Cl（酸性）—MnO2，根據(jù)氧化還原意識，Zn作負(fù)極，MnO2作正極。根據(jù)環(huán)境意識，書寫電極反應(yīng)式，負(fù)極：Zn-2e-■Zn2+，正極：2MnO2+2e-+2H+2MnOOH，總反應(yīng)為：2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+。

真題二（2013課標(biāo)Ⅱ）

運(yùn)用化學(xué)電源思維模型，首先寫出電池構(gòu)成：Na—鈉離子導(dǎo)體—Ni/NiCl2。根據(jù)氧化還原意識，Na只具有還原性，作負(fù)極；NiCl2中鎳的化合價(jià)為+2價(jià)，具有氧化性，作正極。根據(jù)環(huán)境意識，書寫電極反應(yīng)式，負(fù)極：2Na-2e-2Na+，正極：NiCl2+2e-Ni+2Cl-，總反應(yīng)為：2Na+NiCl22Na++Ni+2Cl-。由此判斷出B選項(xiàng)錯(cuò)誤

真題三（2013課標(biāo)Ⅰ）

此題信息較為隱含，從題干中能看出考查的是電化學(xué)方面的知識。從題給信息來看是對原電池基本原理的考查，雖然不是化學(xué)電源，但原理卻是一樣的。應(yīng)用思維模型，寫出電池的構(gòu)成：Al—NaCl—Ag2S，根據(jù)氧化還原意識，Al作負(fù)極，Ag2S作正極。根據(jù)環(huán)境意識書寫電極反應(yīng)式，負(fù)極：2Al-6e-2Al3+，正極：3Ag2S +6e-6Ag+3S2-，在寫總反應(yīng)時(shí)，要注意Al3+與S2-在水溶液中要發(fā)生徹底雙水解，總反應(yīng)為：2Al+3Ag2S+6H2O2Al（OH）3↓+6Ag+3H2S↑。由此分析可得正確答案為B。

四、教學(xué)反思

在思維建模時(shí)，要回歸教材，在教材中尋找原點(diǎn)并進(jìn)行深入挖掘，所建的模型要具有代表性和一定的適用性。有效的思維建模會(huì)給學(xué)生留下深刻的印象，并具有本模型的典型特征，如化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫模型的典型特征：先寫出電池構(gòu)成，再運(yùn)用兩個(gè)意識。

參考文獻(xiàn)

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