核心素養視域下高中化學“課標一教材一教學”

基于《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出的核心素養目標，本文以2025年高考典型電化學試題作為切人點，探討核心素養導向下的高中化學教學策略.通過深度解析試題中的電極反應、離子遷移、定量計算等關鍵點，揭示教材內容、課程標準與高考評價三者之間的內在聯系，在此基礎上，進一步探索“以教材為基礎、以課標為引領、以素養為目標\"的教學一體化路徑.以人教版選擇性必修1《化學反應原理》教材為例，構建“三線一體\"框架分析模型（見表1），為培養學生的高階思維與問題解決能力提供可行的教學參考，為教師在核心素養導向下整合課標、教材與教學提供實踐啟示.

表1核心素養視域下\"課標要求一教材內容一試題考查\"三線一體框架分析

1變化觀念與平衡思想一動態過程的深度 辨析

例1（2025年河北卷）科研工作者設計了一種用于廢棄電極材料 Li_xCoO₂ （ ?xlt;1） 再鋰化的電化學裝置，其示意圖如圖1所示.

圖1

已知：參比電極的作用是確定 Li_xCoO₂ 再鋰化為LiCoO₂ 的最優條件，不干擾電極反應.下列說法正確的是（ ）.

A. Li_xCoO₂ 電極上發生的反應：Li_xCoO_z+xe^-+xLi⁺=LiCoO₂ B.產生標準狀況下 5.6LO₂ 時，理論上可轉化 的 Li_xCoO₂ C.再鋰化過程中， SO₄^2- 向 Li_xCoO₂ 電極遷移D.電解過程中，陽極附近溶液 pH 升高

圖1中有直流電源，可判斷其為電解池，則Li_xCoO₂（xlt;1） 轉化為 LiCoO₂ 的過程中，Co元素化合價由 +（4-x） 降為 +3 ，即 Li_xCoO₂ 得電子發生還原反應，為陰極，電極反應式為

Li_xCoO₂+（1-x）e^-+（1-x）Li⁺=LiCoO₂ Pt 電極為陽極，失電子發生氧化反應，電極反應式為

2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺.

由以上分析可知， Li_xCoO₂ 電極上發生的反應為

選項A錯誤.由電極反應式可知，產生標準狀況下5.6L（即 0.25mol; ） O₂ 時轉移 1mol 電子，理論上轉L mol的 Li_xCoO₂ ，選項B正確. SO₄^2- 為陰離子，應向陽極移動，即向 Pt 電極遷移，選項C錯誤.由陽極電極反應式知，電解過程中，陽極產生 H⁺ ，消耗H₂O ，酸性增強，則陽極附近 pH 降低，選項D錯誤答案為B.

本題以“廢棄電極材料再鋰化”真實情境為命題背景，依托課標“變化觀念與平衡思想”素養要求，以教材電解池工作原理為知識載體.要求學生辨析再鋰化反應的本質 （Li_xCoO₂LiCoO₂ 的還原過程），明確電極反應方向在外加電場條件下動態逆轉的過程，形成動態過程系統分析的變化觀念；通過分析氣體體積 電子轉移量 $$ 物質轉化量 ）的定量關系，運用守恒思想分析復雜體系中電子守恒的關聯，強化“電極判斷 $$ 反應類型 $$ 物質轉化”的證據推理模型，建立多系統守恒協同應用的平衡思想.試題以化學知識解決資源回收問題，實現從“解題”到“解決問題”的轉變，引導學生關注化學技術在可持續發展中的應用，體現“課標素養一教材知識一真實應用”的邏輯貫通.

2 證據推理與科學探究一定量規律的邏輯驗證

例2（2025年黑吉遼蒙卷）一種基于 Cu₂O 的儲氯電池裝置如圖2所示，放電過程中a、b極質量均增加.若將b極換成 Ag/AgCl 電極，b極質量仍增加.關于圖2中裝置所示電池，下列說法錯誤的是（ ）.

圖2

A.放電時 Na⁺ 向b極遷移B.該電池可用于海水脫鹽C.a極反應： Cu₂O+2H₂O+Cl^--2e^-= Cu₂（OH）₃Cl+H⁺ D.若以 Ag/AgCl 電極代替a極，電池將失去儲氯能力

放電過程中 ^a，b 極質量均增加，結合圖2分析可知，a電極是負極，電極反應式為Cu₂O+2H₂O+Cl^--2e^-=Cu₂（OH）₃Cl+H⁺ （質量增加是因為結合 Cl^- ），選項C說法正確.放電時，陽離子向正極移動，b電極是正極，電極反應式為NaTi₂（PO₄）₃+2e^-+2Na⁺=Na₃Ti₂（PO₄）₃ （質量增加是因為 Na⁺ 嵌入），所以 Na⁺ 向b極遷移，選項A說法正確.負極消耗 Cl^- ，正極消耗 Na⁺ ，所以該電池可用于海水脫鹽，選項B說法正確.若以 Ag/AgCl 電極代替a極，此時 Ag 失去電子變為 Ag⁺ ，結合 Cl^- 生成 AgCl ，所以電池不會失去儲氯能力，選項D說法錯誤.答案為D.

本題以“基于 Cu₂O 的儲氯電池”真實情境為命題背景，依托課標“證據推理與模型認知”素養要求，以教材電解池工作原理及二次電池模型為知識載體，要求學生識別裝置中的電極材料、電解質、離子種類 （Na⁺，Cl^- 等），明確電極質量增加、離子遷移等宏觀現象，探究微觀本質（電子轉移、電極反應）的變化規律.提取“放電時a、b極質量均增加”及“b極替換后質量仍增加”等關鍵信息，推理電極反應類型（沉積反應），構建二次電池（放電/充電循環）模型，并預測電極替換對電池功能（儲氯）的影響.試題以“海水脫鹽”實際應用場景為切入點，要求學生理解放電過程中化學能與電能的轉化，解析電極界面離子嵌入/脫出過程中發生的氧化還原反應及物質定量變化規律（質量增加），發展學生“宏觀現象 $$ 微觀粒子”的科學探究能力，同時聯系“海水脫鹽”的實際應用場景，引導學生關注化學技術在資源利用與環境保護中的價值.

3模型認知與微觀探析一復雜系統的解構能力

例3（2025 年河南卷）一種液流電解池在工作時可以實現海水淡化，并以LiC1形式回收含鋰廢棄物中的鋰元素，其工作原理如圖3所示.下列說法正確的是（ ）.

圖3

A．Ⅱ為陽離子交換膜B.電極a附近溶液的 pH 減小C.電極b上發生的電極反應式為Γ[Fe（CN）₆]^4-+e^-=[Fe（CN）₆]^3- D.若海水用 ΔNaCl 溶液模擬，則每脫除 58.5g ΔNaCl ，理論上可回收1molLiCl

由圖3可知，左側連接電源負極，為陰極，電極反應為

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-Ω;

右側連接電源正極，為陽極，電極反應為

在膜I和膜 I 間加人海水， Na⁺ 透過膜I進入陰極區得到 NaOH，Cl^- 透過膜 I 進入膜 I 與膜Ⅲ之間， Li⁺ 透過膜Ⅲ進入膜 I 與膜Ⅲ之間，在此處得到LiC1，則膜I為陽離子交換膜，膜 I 為陰離子交換膜，膜Ⅲ為陽離子交換膜.由分析可知，膜 I 為陰離子交換膜，選項A錯誤.a電極的反應為

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，

pH 變大，選項B錯誤.電極b的反應為

[Fe（CN）₆]^4--e^-=[Fe（CN）₆]^3-，

選項C錯誤.每脫除 58.5gNaCl ，轉移電子數為1mol ，有 1molLi⁺ 和 1molCl^- 分別透過離子交換膜Ⅲ、膜II，可得到 1molLiCl ，選項D正確.答案為D.

本題以“液流電解池海水淡化及鋰回收”真實情境為命題背景，依托課標“模型認知”與“科學態度”素養要求，以教材電解池工作原理及氯堿工業模型為知識載體，將基礎的電解池模型拓展應用于含多室、多離子交換膜的復雜系統中（液流電池用于分離和回收），要求學生掌握電解池的基本構成（電極、電解質、外電路、離子交換膜），工作原理（電子流向、離子遷移、電極反應），核心規律（放電順序、電解類型）等電化學系統的基礎知識，通過構建“電極反應—離子遷移一物質轉化”模型解決陌生情境問題，實現從“教材模型”到“工業應用”的知識遷移.試題以“海水淡化”“鋰資源回收”等真實科技場景為切入點，通過解決資源短缺（淡水、鋰資源）和環境保護（廢棄物回收）等環保情境滲透“科學態度與社會責任”素養，引導學生認識化學原理在解決社會問題中的價值.

總之，高考電化學試題遵循“教材知識溯源 $$ 真實問題情境 $$ 核心素養考查”的命題范式，建議教師在教學中通過建立電化學解題模型和重構教學活動設計，挖掘電化學知識與科技應用的聯結點，強化“模型建構一問題解決一價值滲透”的一體化設計，為核心素養落地提供教學實踐路徑.

本文系天津市中小學教師繼續教育中心“天津市特級教師訓練營計劃”課題（課題編號：2025TJ19）階段性研究成果.

（完）