電化學復習中的學科核心素養培育

湯贊智

摘要 電化學知識是高考重要且穩定的考點和熱點，承載著多方面化學學科核心素養，是學生化學學科核心素養培育的良好載 體。在高三電化學復習過程中，抓住關鍵要素培育解決電化學問題的核心素養，既提高了學生分析問題和解決問題的能 力，又使學生在復習的過程中學科核心素養得以提升，從而提高復習教學的效果。

關鍵詞 電化學;高三復習;核心素養;高考試題

化學學科核心素養是學生核心素養發展的重要 組成，其主要由“宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平 衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、 科學態度與社會責任”^[1]五個方面構成。電化學知識 是化學學科的重要內容，是近年來高考的高頻考點。 電化學課程內容主要包含：原電池及常見化學電源的 工作原理、電解池的工作原理及應用、金屬的電化學 腐蝕和防護。從實行新課標卷以來高考電化學試題 的考查中不難發現，“高考在考查學生電化學基礎知 識的同時，也考查基于模型認知和變化觀念、證據推 理等素養，同時滲透灌輸創新意識和社會責任的素 養”^[2]。新型電池更是近年高考考查的熱點和難點。 如何在高三復習階段有效地建立起電化學的解題方 法，培育電化學復習中的核心素養，筆者從以下三個 方面進行探討。

一、以氧化還原反應為切入點，培育變化觀 念的素養

電化學知識中化學能與電能的相互轉化，是通過 氧化還原反應來實現的。在電化學的考查試題中，無 論是根據物質的性質推理電極上的反應、書寫電極反 應式，判斷電極反應發生的現象、電子的轉移、離子的 移動，還是物質的制備、廢物的處理，都需要利用氧化 還原反應的變化觀進行分析，來解決問題。

例如，2016年全國卷I第11題，本題通過三室式 電滲析法處理含Na₂SO₄廢水的原理，考查了含離子交 換膜的電解池原理的應用。電解池中的離子有H⁺、 OH^-、Na⁺、SO4^2-，在陰陽兩極發生氧化還原反應時，需 要根據在氧化還原反應中離子得失電子的優先順序 進行分析，根據反應原理得出相應變化和結論。電極 上發生氧化或還原的反應原理是本題解題的關鍵。 再如，018年全國卷I第13題，以中國科學家設計的 一種CO2+H2S協同轉化裝置，實現對天然氣中CO2和 H2S的高效去除為背景，考查電解原理的應用。解答 時要根據題中電池模型所示物質的變化，結合元素化 合物性質，通過氧化還原反應原理分析，判斷電極及 電極反應，從而推斷電極反應式的書寫、電池總反應 等內容是否正確。本題側重考查學生獲取信息分析、 判斷，綜合運用物質變化和氧化還原反應有關知識解 決問題的能力。其反應原理分析，離不開氧化還原反 應的本質基礎。

氧化還原反應是中學化學的重要內容，也是高考 的必須考查點。高中化學中許多物質之間的轉化屬 于氧化還原反應。從上述例子可以看出，氧化還原反 應不僅是高考的重要考點，又是電化學的重要基礎， 要順利理解和解答好有關電化學知識試題，離不開氧 化還原反應原理的基礎。因此，在電化學復習過程 中，必須強化氧化還原反應的復習理解。以氧化還原 反應原理為切入點，培育變化觀念的素養，以此來提 高學生分析和解決電化學試題的能力。

二、以電極判斷為切入點，培育模型認知的 素養

近年高考電化學試題以考查學生的能力和素養 為主，“電化學主要考查學生兩個方面的學科能力：一 是接受、吸收、整合化學信息的能力;二是分析和解決 化學問題的能力”^[3]。高考化學學科對電化學考查的 具體內容，最基礎和最關鍵的是原電池和電解池的構 成、工作原理及應用。應用電池結構認知模型進行原 理分析，可以有效地尋找證據，推理電極和電極反應、 電子和離子的遷移方向、電極區域及附近的有關現象 和變化之間的相互關系，而達到解決問題的目標。在 實際試題中，電池結構比普通簡單模型更為復雜。但 是，萬變不離其宗，以電極判斷作為切入點，是解決問 題的最有效辦法。

例如，2019全國卷皿第13題，以科學家利用三維 多孔海綿狀Zn（3D-Zn）可以高效沉積ZnO的特點，設 計的強堿性二次電池為背景，考查化學電源新型電 池。本題側重考查原電池和電解池原理，解答時需要 根據題給的電池反應，利用氧化還原反應原理正確判 斷電極是解答本題的關鍵。根據電極與氧化還原反 應、離子遷移之間的關系，分析各個電極上發生的反 應原理以及電極反應式的書寫、離子移動方向，推導 出正確答案。難點是根據題給的電池反應，結合電解 質特點，正確推理各個電極上電極反應式的書寫。再 如，2018年全國卷：H第12題，本題以科學家研發的一 種室溫下“可呼吸”的 Na-CO2 二次電池為背景，考查 原電池和電解池原理。解答本題必須根據題給電池 總反應 ，依據氧化還原反應原理 ，正確判斷二次電池 中正負極、陰陽極，結合圖示電池模型信息，應用電池 結構認知模型進行原理分析，可以有效地推理電極和 電極反應、以及離子遷移方向。電極判斷是解答本題 的關鍵。

上述例子說明，在高三復習階段，在構建電池模 型認知過程中，牢牢把握電極判斷的關鍵點，應用好 氧化還原反應的基礎，無論原電池還是電解池，只要 理順氧化反應、還原反應、離子遷移、電子遷移等與電 極之間的關系，將電極判斷作為切入點，是培育模型 認知素養的關鍵和有效方法。

三、以高考試題為訓練切入點，培育證據推 理和創新意識素養

近年來，高考電化學試題不斷創新，以新能源為 題材背景的新型電池，其選材新穎、范圍寬廣，更加注 重信息篩選處理能力和分析推理能力，對學生分析提 取有效信息、解決實際問題提出更高要求。為了適應 這種變化，對學生進行證據推理能力和創新意識素養 的培養尤為迫切。而以高考試題作為有效的訓練切 入點，是一種優選方案。

例如，017年全國卷DI第11題，以全固態鋰硫電 池為背景，考查新型電池，滲透創新意識素養。本題 主要考查原電池的工作原理以及電極反應式的書寫。 考生根據題中電池模型所示的離子遷移方向，正確判 斷電池的正、負極，并根據圖示物質的轉化，結合氧化 還原反應原理推理得出電極反應式的書寫等內容。 試題側重考查學生獲取信息分析、判斷，綜合運用知 識，應用證據推理解決問題的能力。解答本題的關鍵 是根據離子的遷移方向判斷原電池的正負極。再如， 2019年全國卷I第12題，本題利用生物燃料電池原理 研究室溫下氨的合成，素材來源于化學期刊上發表的 新型合成氨生物燃料電池，考查原電池原理及應用。 本題能準確利用反應原理判斷正、負極是解題的關 鍵。試題涉及燃料電池正負極的判斷及離子的移動 方向判斷，題目中滲透創新意識素養。考生根據題中 電池模型所示物質的變化，結合元素化合物性質和氧 化還原反應原理分析，準確判斷電極，應用電池結構 認知模型進行原理分析，進而推理電極上的反應原理 和電極反應式的書寫、質子的移動方向。

高考電化學試題具有明確的考查目標，試題素材 來源廣泛，素材選擇緊跟前沿科技和時代發展，角度 新穎并注重創新，但考查電池的本質沒有變。其中電 極判斷、電極反應分析及電極反應式書寫、離子遷移 方向等重要的電化學考點高頻出現。以高考電化學 試題為復習訓練切入點，可以在培養學生分析提取有 效信息的能力、強化鞏固電化學基礎知識的同時，應 用認知模型和證據推理，提高學生解決電化學問題的 能力。對學生分析問題和解決問題能力具有很好的 訓練效果，并能使學生的證據推理能力和創新意識素 養得到有效提高。

總之，電化學知識作為中學化學的重要內容，又 是高考的重要考點和熱點，電化學知識滲透著化學多 方面學科素養，是學生化學學科素養培養的很好載 體。在高三電化學復習過程中，應用自身知識體系， 抓住少數關鍵要素，培育解決電化學問題的核心素 養。學生在復習鞏固電化學基礎知識的同時，既提高 了分析問題和解決問題的能力，又培養了學科核心 素養。

參考文獻：

[1] 教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北 京：人民教育出版社，2018.

[2] 單旭峰.從化學學科核心素養的角度解析和認知高考 電化學試題[J]中學化學教學參考，2018（8）.

[3] 申燕，徐俊龍，解慕宗.基于“試題三要素”的高考電化 學試題分析[J]中學化學教學參考，2018（11）.

（責任編輯：張賢金）