模型建構(gòu)的新型電化學(xué)裝置選擇題解題策略

施俊芳

(福建省晉江市僑聲中學(xué) 362271)

新型電化學(xué)裝置往往是命題者根據(jù)最近的學(xué)術(shù)成果改變而成，題材新穎，在真實(shí)情景下考查學(xué)生的能力，能夠彰顯學(xué)科價(jià)值.

一、試題呈現(xiàn)方式及考點(diǎn)分析

例1(2019新課標(biāo)Ⅰ)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時(shí)MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖1所示.下列說法錯(cuò)誤的是( ).

圖1

A．相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時(shí)還可提供電能

C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3

D．電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)

答案:B

本題考查原電池反應(yīng)的原理、電極反應(yīng)式和離子流動(dòng)的方向.從題目的設(shè)問方式，不難看出選擇題中電化學(xué)考點(diǎn)依然延續(xù)前幾年的考法，“題新點(diǎn)陳”是這一類題目的特點(diǎn)，因此筆者同時(shí)將近三年全國卷Ⅰ卷、Ⅱ卷、Ⅲ卷共9套試卷中電化學(xué)選擇題考點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到表1.

表1 2017-2019近三年新型電化學(xué)裝置選擇題選項(xiàng)考點(diǎn)分布

通過三年試卷的分析，三年的八套試卷考點(diǎn)分布相對集中，其中電極材料的判斷、粒子的移動(dòng)方向和電極反應(yīng)式的書寫基本每題的選項(xiàng)都涉及.考點(diǎn)的重復(fù)，中等及以下的學(xué)生卻依然失分，這值得我們思考.高三復(fù)習(xí)時(shí)，筆者對于該類型的考點(diǎn)，側(cè)重強(qiáng)化電極材料判斷和微粒的遷移方向復(fù)習(xí)(電極反應(yīng)式與信息型方程式在之前已復(fù)習(xí))，嘗試建構(gòu)解題模型，形成答題策略，幫助學(xué)生突破該類題型，提升效果顯著.

二、構(gòu)建解題模型，形成解題思維

建構(gòu)模型，旨在讓學(xué)生通過分析、推理等手段，研究知識(shí)內(nèi)在的特征及相互關(guān)系，搭建模型，利用模型詮釋化學(xué)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律.電化學(xué)選擇題，無論是陌生的新情境還是少見的新考點(diǎn)，不外乎是基礎(chǔ)知識(shí)的發(fā)散.基礎(chǔ)知識(shí)搭建并內(nèi)化是解題基礎(chǔ)，形成解題模式，便能輕松解題.

1.建構(gòu)“閉合回路”的電池反應(yīng)原理模型

學(xué)生復(fù)習(xí)電化學(xué)的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，沒有辦法聯(lián)系氧化還原的基本要點(diǎn)，因此覺得概念多，電化學(xué)知識(shí)是孤立、沒有聯(lián)系的，不僅難理解還不便記憶.因此在知識(shí)建構(gòu)時(shí)，應(yīng)借助氧化還原反應(yīng)的視角整合電化學(xué)模塊知識(shí)，將原電池和電解池工作原理模型搭建在此基礎(chǔ)上.

(1)原電池-銅鋅原電池模型

(2)電解池-電解氯化銅模型

如圖2(2)所示，電解池中電子從外接電源的負(fù)極流出，流入陰極，陰極得電子，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，為形成負(fù)電荷的閉合回路，電解質(zhì)溶液中的陰離子(Cl-)遷移到陽極，并失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流向外接電源的正極，構(gòu)成閉合回路.

圖2

2.解題思維建模

對新情景電化學(xué)的選擇題試題，由有無外接電源或能量輸入先判斷電池的類型，從已建構(gòu)的解題模型入手，再判斷兩極名稱，而后再離子的遷移方向判斷，由簡入繁，由易到難，而后判斷電極反應(yīng)式的書寫是否合理.

三、模型的應(yīng)用遷移

例1用以上建構(gòu)的模型策略解題，分析如下：

1. 判斷電池類型： 無外接電源和能量輸入，為原電池.

2. 判斷電極名稱：電池工作時(shí)，左側(cè)根據(jù)反應(yīng)物是MV+，產(chǎn)物是MV2+；M元素化合價(jià)升高，失電子，所以左側(cè)為負(fù)極(陽極)，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)B選項(xiàng)中氫化酶作用的反應(yīng)應(yīng)為陽極區(qū).右邊電極的為正極(陰極)，發(fā)生還原反應(yīng)，C選項(xiàng)固氮酶上的反應(yīng)正確.

3. 根據(jù)“閉合回路”模型，陽離子往正極遷移，D正確.

例2次磷酸(H3PO2)為一元中強(qiáng)酸，具有較強(qiáng)的還原性，可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖3所示.下列敘述不正確的是( ).

圖3

分析1.判斷電池類型：有外接電源，所以該裝置為電解池.

2.判斷電極名稱：右側(cè)石墨電極為陽極，左側(cè)石墨電極為陰極，

幫助學(xué)生將零散的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化，把化學(xué)問題進(jìn)行分解、抽象、概括，構(gòu)建模型.應(yīng)試時(shí)，結(jié)合題目所給電化學(xué)裝置信息，利用氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行破題，建模答題，能夠簡化解題思路，提高解題效率，特別是對中下生復(fù)習(xí)很有效果.