廣西化學(xué)高考中有關(guān)電化學(xué)的考查分析和教學(xué)策略

羅小凡

【摘 要】文本將2012年至2016年廣西化學(xué)高考中有關(guān)電化學(xué)的題目進(jìn)行分析，得出考查電化學(xué)的分值、題型等特征，闡述有關(guān)電化學(xué)中原電池的教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】原電池 電解池 電極方程式 教學(xué)策略

【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）05B-0154-02

隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)和生活實(shí)際中越來(lái)越多地體現(xiàn)了化學(xué)與人類(lèi)的緊密性。2014 年廣西進(jìn)入新課標(biāo)改革后，化學(xué)高考命題趨勢(shì)也越來(lái)越與生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切。化學(xué)是一門(mén)自然科學(xué)，我們的生活中到處都是化學(xué)，衣食住行處處都有化學(xué)的身影，實(shí)用性很強(qiáng)。新的高考考綱更注重化學(xué)與生活的聯(lián)系，體現(xiàn)了考查新課標(biāo)“三維”能力的命題指導(dǎo)思想，能綜合考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的理解能力和靈活應(yīng)用知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。其中電化學(xué)原理是高中化學(xué)的重要組成部分，也是高考考查的重難點(diǎn)。

本文筆者將 2012—2016 年廣西新課改前后，有關(guān)電化學(xué)原理在高考中出現(xiàn)的題型、分值和相關(guān)知識(shí)進(jìn)行研究分析，結(jié)合筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)給出一些建設(shè)性教學(xué)策略，以供參考。

一、2012—2016年高考廣西卷有關(guān)電化學(xué)試題的基本信息

從上述表格中可以看出，廣西每年高考中有關(guān)電化學(xué)的考查基本上都是選擇題，偶爾在填空題會(huì)有所涉及，分值呈上升趨勢(shì)。

二、2012—2016年高考廣西卷有關(guān)電化學(xué)具體考查的知識(shí)點(diǎn)分析

根據(jù)以上的基本信息，將 2012—2016 年高考廣西有關(guān)電化學(xué)具體考查的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析如下：

2012 年大綱卷第 11 選擇題通過(guò)原電池的應(yīng)用來(lái)考查如何利用正負(fù)極比較金屬的活動(dòng)性（兩種金屬組成原電池時(shí)，金屬性較強(qiáng)的金屬易失去電子做負(fù)極），屬于原電池的重點(diǎn)考查內(nèi)容。一輪復(fù)習(xí)時(shí)，也常常遇到類(lèi)似的題目，因此對(duì)于基礎(chǔ)扎實(shí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，并不難。

2013 年大綱卷第 9 選擇題考查了“電解法處理酸性含鉻廢水”，和綠色化學(xué)相結(jié)合，綜合性較強(qiáng)，考查了電極反應(yīng)式、溶液 pH 的變化、總反應(yīng)式和計(jì)算，內(nèi)容看似新穎，難度較大，其實(shí)記住陰陽(yáng)極物質(zhì)的放電順序即可解決問(wèn)題：Fe 作陽(yáng)極，是活性電極，易失去 e- 生成 Fe+；陰極吸引 H+ 得 e- 生成 H2；在結(jié)合題目給出的后續(xù)反應(yīng)方程便可得出正確選項(xiàng)。第 29 工業(yè)流程題第（4）問(wèn)考查了“電解制鋁”，屬于課本的重點(diǎn)基礎(chǔ)內(nèi)容，難度不大。

2014 年大綱卷選擇題第 9 題考查了“金屬氫化物鎳電池（MH-Ni電池）”電極方程式的書(shū)寫(xiě)、電解液、電容量等。雖然此題有圖像，但信息量不繁雜，可借此分析原電池的總反應(yīng)：MH+NiOOH=M+Ni（OH）2，MH 合金中 M、H 均為 0 價(jià)，MH 作負(fù)極材料，而 NiOOH 作正極材料，綜合考查學(xué)生對(duì)電化學(xué)的應(yīng)用分析問(wèn)題的能力，對(duì)學(xué)生各方面的能力要求較高，難度加大，已不再局限于課本，因此在課堂上要有所拓展，內(nèi)容上要加深。第 11 題 D 選項(xiàng)考查了“鉛蓄電池”正極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，屬于課本基礎(chǔ)知識(shí)。

2015 年新課標(biāo) Ⅱ 卷電化學(xué)原理的考查雖然并沒(méi)有在選擇題中有所體現(xiàn)，但是非選擇題中進(jìn)行了重點(diǎn)考查。第 26 題以“鋅錳電池”為主體不僅考查了原電池的相關(guān)知識(shí)，而且考查了物質(zhì)的分離提純和沉淀溶解平衡，甚至還結(jié)合物理的電量公式“Q=I×t=F×ne-”進(jìn)行學(xué)科整合的計(jì)算，難度加深，對(duì)學(xué)生能力要求較高。第 28 題（2）問(wèn)考查了電解池的化學(xué)原理，而且此空的解答必須從流程圖中找出反應(yīng)物和生成物才能完成。

2016 年新課標(biāo)Ⅲ卷第 7 題 B 項(xiàng)通過(guò)原電池的應(yīng)用比較Fe和Cu的金屬性強(qiáng)弱，比較基礎(chǔ)。第 11 選擇題考查了二次電池“鋅-空氣燃料電池”，綜合性較強(qiáng)，考查了電極反應(yīng)式、溶液中離子的變化和計(jì)算，但題目直接給出了總反應(yīng)式，因此難度有所下降，運(yùn)用電化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)可以解決。

高考有關(guān)電化學(xué)的題目主要涉及電極方程式的書(shū)寫(xiě)或判斷、電解質(zhì)中離子的移向或大小變化、外電路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目的計(jì)算或電子與反應(yīng)物、生成物的數(shù)量關(guān)系、不同極區(qū)或整個(gè)電解質(zhì)溶液pH值的變化、電極名稱(chēng)的判斷等基本知識(shí)類(lèi)型的考查。即使是考查難度較大的計(jì)算題，也會(huì)給出相關(guān)信息，降低難度。但是考查的原電池和電解池越來(lái)越新穎，給學(xué)生心理上造成一種對(duì)新題型的恐懼。

三、有關(guān)電化學(xué)解題的教學(xué)策略

通過(guò)對(duì)廣西近五年化學(xué)高考命題情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，可知廣西化學(xué)高考中有關(guān)電化學(xué)的考查比較注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握能力和應(yīng)用分析問(wèn)題的綜合能力，對(duì)學(xué)生各方面的能力要求越來(lái)越高。在新課標(biāo)考試大綱中電化學(xué)是必考的熱點(diǎn)內(nèi)容，在針對(duì)電化學(xué)的教學(xué)上我們要注重基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，一定要把極區(qū)的電極反應(yīng)式、電解質(zhì)變化和電子變化講授到位，教會(huì)學(xué)生書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式和通過(guò)反應(yīng)式判斷電解質(zhì)和電子的變化。在課堂上要適當(dāng)拓展，加深難度，同時(shí)還要注意學(xué)科之間的整合，讓學(xué)生多加練習(xí)，接觸更多新題型、新型電池。

高效合理的教學(xué)策略不僅可以達(dá)到提升學(xué)生科學(xué)思維能力的目標(biāo)，而且還有利于學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。筆者經(jīng)過(guò)這幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)合近五年高考考查電化學(xué)的內(nèi)容變化，與大家分享一些課堂上有關(guān)原電池的教學(xué)方法和解題思路。

（一）注重基礎(chǔ)，緊扣課本，從生活走向化學(xué)

不同于初中的模擬機(jī)械記憶，高中更側(cè)重于理論上的理解推測(cè)，對(duì)邏輯演繹能力要求更高，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)要求使大部分定義、公式進(jìn)行量化處理。大部分學(xué)生沒(méi)有掌握正確、恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法，這是他們?cè)诨瘜W(xué)學(xué)習(xí)中遇到困難的主要原因。以學(xué)生為主體，把課堂還給學(xué)生，把時(shí)間留給學(xué)生，讓學(xué)生聯(lián)系舊識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、思維導(dǎo)圖等，運(yùn)用推理、演繹、歸納等科學(xué)思維方法，理解和掌握新知識(shí)，更容易讓學(xué)生從內(nèi)心上接受，精神上感到充實(shí)。

因此在講授《化學(xué)能與電能》時(shí)，創(chuàng)設(shè)情境：分析火力發(fā)電站工作原理；發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能；提出任務(wù)：研究“化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”的原理；解決問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有的氧化還原反應(yīng)知識(shí)思考將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆開(kāi)的有關(guān)問(wèn)題，并用實(shí)驗(yàn)探究，陳述自己的觀點(diǎn)，自行形成概念，完成感性到理性的轉(zhuǎn)變。

（二）加強(qiáng)對(duì)課本的理解和記憶，從化學(xué)走向生活

不少學(xué)生養(yǎng)成了依賴(lài)?yán)蠋煹牧?xí)慣，習(xí)慣被老師牽著鼻子走，指望老師講課時(shí)面面俱到，解題時(shí)有模板模仿。許多學(xué)生理解記憶水平低，擅長(zhǎng)機(jī)械記憶和形象記憶。因此通過(guò)對(duì)生活中不同電池的分析，掌握規(guī)律和方法。在原電池的實(shí)際應(yīng)用中，將原電池轉(zhuǎn)化為技術(shù)產(chǎn)品—— 化學(xué)電源，引導(dǎo)學(xué)生分析干電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池的組成、工作原理，使用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，尤其是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，應(yīng)結(jié)合電子和電量（Q=I×t=F×ne-）的計(jì)算、兩極質(zhì)量的變化、溶液 pH 的變化、兩極區(qū) pH 的變化等進(jìn)行分析，全面深入理解原電池的原理。

例如，鉛蓄電池中正極：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O。因此正極區(qū) pH 值上升，正極質(zhì)量增加 64g，轉(zhuǎn)移的電子為 2mol，產(chǎn)生的電量為 Q=96500×2=1.93×105C。

（三）聯(lián)系高考，練習(xí)鞏固，加深記憶，拓展延伸

很多學(xué)生上課聽(tīng)得懂，看答案能理解，但是一做題就錯(cuò)，尤其是遇到變形題，不能靈活變通，錯(cuò)誤率更高。主要是因?yàn)閷?duì)化學(xué)題目中的信息條件沒(méi)有分析到位，沒(méi)有完成從形象思維到抽象思維的轉(zhuǎn)變。因此教師要重視習(xí)題課，對(duì)學(xué)生的化學(xué)思維進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練，提高習(xí)題課的效率。

例如，甲烷燃料電池：（1）電解質(zhì)由酸溶液改為堿溶液，電極方程式怎么寫(xiě)？（2）電解質(zhì)為熔融碳酸鹽，電極方程式怎么寫(xiě)？（3）電解質(zhì)為熔融氧化物，電極方程式又怎么寫(xiě)？以此引導(dǎo)學(xué)生感受問(wèn)題的多樣式，學(xué)會(huì)多角度分析信息。

筆者還通過(guò)把難以在課堂上解析的題目做成微課視頻的形式，讓學(xué)生在課后主動(dòng)觀看和討論，充分利用課余時(shí)間消化課堂知識(shí)，這樣不僅節(jié)約課堂時(shí)間，而且有利于學(xué)生反復(fù)觀看、整理筆記。

（四）優(yōu)選例題，構(gòu)建合理的審題、解題思路

學(xué)生學(xué)習(xí)電化學(xué)知識(shí)困難原因之一是學(xué)生受主觀思維定勢(shì)的影響。理論聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)近五年高考中有關(guān)電化學(xué)的考查，讓學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決問(wèn)題。因此教師在課堂上要引導(dǎo)學(xué)生注意新舊知識(shí)的銜接，幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)體系，利用氧化還原反應(yīng)“電子——電荷——質(zhì)量”三個(gè)守恒步驟書(shū)寫(xiě)電極方程式，培養(yǎng)學(xué)生電化學(xué)問(wèn)題的有效解題思維模式。

例如，鐵鎳蓄電池又稱(chēng)愛(ài)迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為：

Fe+Ni2O3+3H2O=Fe（OH）2+2Ni（OH）2

下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是（ ）

A.電池的電解液為堿性溶液，正極為 Ni2O3，負(fù)極為 Fe

B.電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為 Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2

C.電池充電過(guò)程中，陰極附近溶液的 pH 降低

D.電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為 2Ni（OH）2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O

解題策略：

（1）據(jù)題判斷正負(fù)極并確定電極材料：根據(jù)總反應(yīng)式中物質(zhì)化合價(jià)的變化確定 Fe 元素升價(jià)作負(fù)極，Ni2O3 中 Ni 元素降價(jià)作正極。

（2）確定電極反應(yīng)物、生成物：Fe 失 e- 生成 Fe（OH）2，Ni2O3 得 e- 生成 Ni（OH）2。

（3）結(jié)合電解質(zhì)溶液或圖中微粒的流向，按照三個(gè)守恒步驟書(shū)寫(xiě)電極方程式：根據(jù)生成物為堿性氫氧化物，可推出電解質(zhì)為堿性溶液，因此負(fù)極 Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2 。則充電時(shí)負(fù)極作陰極：Fe（OH）2+2e-= Fe+2OH-，生成 OH-，pH 值上升。

（4）根據(jù)加減原則書(shū)寫(xiě)正極電極方程：Ni2O3+2e-+3H2O =2OH-+2Ni（OH）2，充電時(shí)的正極方程即為放電時(shí)的逆反應(yīng)：2Ni（OH）2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O。

根據(jù)以上的解題分析，可推出答案為 C。

近年來(lái)高考關(guān)于電化學(xué)的考查，題目更新穎、來(lái)源更先進(jìn)、考查更靈活，但是萬(wàn)變不離其宗，可以通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)、比較分析，找到問(wèn)題的規(guī)律和解題的方法。教師要優(yōu)化習(xí)題課，以題帶點(diǎn)，以點(diǎn)變題，鍛煉學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維?？傊?，教師應(yīng)將各種教學(xué)方式進(jìn)行有機(jī)整合，采用高效的教學(xué)策略，優(yōu)化課堂，使教學(xué)效益最大化，實(shí)現(xiàn)化學(xué)課堂教學(xué)的高效性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃燕爽.新課標(biāo)下高中化學(xué)教學(xué)要點(diǎn)分析[J].課程教育研究，2014（11）

[2]夏時(shí)君，吳孫福.化學(xué)習(xí)題中文字信息的分類(lèi)、解讀與運(yùn)用[J].化學(xué)教育，2016（23）

（責(zé)編 盧建龍）