电化学复习中的学科核心素养培育

汤赞智

摘要 电化学知识是高考重要且稳定的考点和热点，承载着多方面化学学科核心素养，是学生化学学科核心素养培育的良好载 体。在高三电化学复习过程中，抓住关键要素培育解决电化学问题的核心素养，既提高了学生分析问题和解决问题的能 力，又使学生在复习的过程中学科核心素养得以提升，从而提高复习教学的效果。

关键词 电化学;高三复习;核心素养;高考试题

化学学科核心素养是学生核心素养发展的重要 组成，其主要由“宏观辨识与微观探析、变化观念与平 衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、 科学态度与社会责任”^[1]五个方面构成。电化学知识 是化学学科的重要内容，是近年来高考的高频考点。 电化学课程内容主要包含：原电池及常见化学电源的 工作原理、电解池的工作原理及应用、金属的电化学 腐蚀和防护。从实行新课标卷以来高考电化学试题 的考查中不难发现，“高考在考查学生电化学基础知 识的同时，也考查基于模型认知和变化观念、证据推 理等素养，同时渗透灌输创新意识和社会责任的素 养”^[2]。新型电池更是近年高考考查的热点和难点。 如何在高三复习阶段有效地建立起电化学的解题方 法，培育电化学复习中的核心素养，笔者从以下三个 方面进行探讨。

一、以氧化还原反应为切入点，培育变化观 念的素养

电化学知识中化学能与电能的相互转化，是通过 氧化还原反应来实现的。在电化学的考查试题中，无 论是根据物质的性质推理电极上的反应、书写电极反 应式，判断电极反应发生的现象、电子的转移、离子的 移动，还是物质的制备、废物的处理，都需要利用氧化 还原反应的变化观进行分析，来解决问题。

例如，2016年全国卷I第11题，本题通过三室式 电渗析法处理含Na₂SO₄废水的原理，考查了含离子交 换膜的电解池原理的应用。电解池中的离子有H⁺、 OH^-、Na⁺、SO4^2-，在阴阳两极发生氧化还原反应时，需 要根据在氧化还原反应中离子得失电子的优先顺序 进行分析，根据反应原理得出相应变化和结论。电极 上发生氧化或还原的反应原理是本题解题的关键。 再如，018年全国卷I第13题，以中国科学家设计的 一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和 H2S的高效去除为背景，考查电解原理的应用。解答 时要根据题中电池模型所示物质的变化，结合元素化 合物性质，通过氧化还原反应原理分析，判断电极及 电极反应，从而推断电极反应式的书写、电池总反应 等内容是否正确。本题侧重考查学生获取信息分析、 判断，综合运用物质变化和氧化还原反应有关知识解 决问题的能力。其反应原理分析，离不开氧化还原反 应的本质基础。

氧化还原反应是中学化学的重要内容，也是高考 的必须考查点。高中化学中许多物质之间的转化属 于氧化还原反应。从上述例子可以看出，氧化还原反 应不仅是高考的重要考点，又是电化学的重要基础， 要顺利理解和解答好有关电化学知识试题，离不开氧 化还原反应原理的基础。因此，在电化学复习过程 中，必须强化氧化还原反应的复习理解。以氧化还原 反应原理为切入点，培育变化观念的素养，以此来提 高学生分析和解决电化学试题的能力。

二、以电极判断为切入点，培育模型认知的 素养

近年高考电化学试题以考查学生的能力和素养 为主，“电化学主要考查学生两个方面的学科能力：一 是接受、吸收、整合化学信息的能力;二是分析和解决 化学问题的能力”^[3]。高考化学学科对电化学考查的 具体内容，最基础和最关键的是原电池和电解池的构 成、工作原理及应用。应用电池结构认知模型进行原 理分析，可以有效地寻找证据，推理电极和电极反应、 电子和离子的迁移方向、电极区域及附近的有关现象 和变化之间的相互关系，而达到解决问题的目标。在 实际试题中，电池结构比普通简单模型更为复杂。但 是，万变不离其宗，以电极判断作为切入点，是解决问 题的最有效办法。

例如，2019全国卷皿第13题，以科学家利用三维 多孔海绵状Zn（3D-Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设 计的强碱性二次电池为背景，考查化学电源新型电 池。本题侧重考查原电池和电解池原理，解答时需要 根据题给的电池反应，利用氧化还原反应原理正确判 断电极是解答本题的关键。根据电极与氧化还原反 应、离子迁移之间的关系，分析各个电极上发生的反 应原理以及电极反应式的书写、离子移动方向，推导 出正确答案。难点是根据题给的电池反应，结合電解 质特点，正确推理各个电极上电极反应式的书写。再 如，2018年全国卷：H第12题，本题以科学家研发的一 种室温下“可呼吸”的 Na-CO2 二次电池为背景，考查 原电池和电解池原理。解答本题必须根据题给电池 总反应 ，依据氧化还原反应原理 ，正确判断二次电池 中正负极、阴阳极，结合图示电池模型信息，应用电池 结构认知模型进行原理分析，可以有效地推理电极和 电极反应、以及离子迁移方向。电极判断是解答本题 的关键。

上述例子说明，在高三复习阶段，在构建电池模 型认知过程中，牢牢把握电极判断的关键点，应用好 氧化还原反应的基础，无论原电池还是电解池，只要 理顺氧化反应、还原反应、离子迁移、电子迁移等与电 极之间的关系，将电极判断作为切入点，是培育模型 认知素养的关键和有效方法。

三、以高考试题为训练切入点，培育证据推 理和创新意识素养

近年来，高考电化学试题不断创新，以新能源为 题材背景的新型电池，其选材新颖、范围宽广，更加注 重信息筛选处理能力和分析推理能力，对学生分析提 取有效信息、解决实际问题提出更高要求。为了适应 这种变化，对学生进行证据推理能力和创新意识素养 的培养尤为迫切。而以高考试题作为有效的训练切 入点，是一种优选方案。

例如，017年全国卷DI第11题，以全固态锂硫电 池为背景，考查新型电池，渗透创新意识素养。本题 主要考查原电池的工作原理以及电极反应式的书写。 考生根据题中电池模型所示的离子迁移方向，正确判 断电池的正、负极，并根据图示物质的转化，结合氧化 还原反应原理推理得出电极反应式的书写等内容。 试题侧重考查学生获取信息分析、判断，综合运用知 识，应用证据推理解决问题的能力。解答本题的关键 是根据离子的迁移方向判断原电池的正负极。再如， 2019年全国卷I第12题，本题利用生物燃料电池原理 研究室温下氨的合成，素材来源于化学期刊上发表的 新型合成氨生物燃料电池，考查原电池原理及应用。 本题能准确利用反应原理判断正、负极是解题的关 键。试题涉及燃料电池正负极的判断及离子的移动 方向判断，题目中渗透创新意识素养。考生根据题中 电池模型所示物质的变化，结合元素化合物性质和氧 化还原反应原理分析，准确判断电极，应用电池结构 认知模型进行原理分析，进而推理电极上的反应原理 和電极反应式的书写、质子的移动方向。

高考电化学试题具有明确的考查目标，试题素材 来源广泛，素材选择紧跟前沿科技和时代发展，角度 新颖并注重创新，但考查电池的本质没有变。其中电 极判断、电极反应分析及电极反应式书写、离子迁移 方向等重要的电化学考点高频出现。以高考电化学 试题为复习训练切入点，可以在培养学生分析提取有 效信息的能力、强化巩固电化学基础知识的同时，应 用认知模型和证据推理，提高学生解决电化学问题的 能力。对学生分析问题和解决问题能力具有很好的 训练效果，并能使学生的证据推理能力和创新意识素 养得到有效提高。

总之，电化学知识作为中学化学的重要内容，又 是高考的重要考点和热点，电化学知识渗透着化学多 方面学科素养，是学生化学学科素养培养的很好载 体。在高三电化学复习过程中，应用自身知识体系， 抓住少数关键要素，培育解决电化学问题的核心素 养。学生在复习巩固电化学基础知识的同时，既提高 了分析问题和解决问题的能力，又培养了学科核心 素养。

参考文献：

[1] 教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北 京：人民教育出版社，2018.

[2] 单旭峰.从化学学科核心素养的角度解析和认知高考 电化学试题[J]中学化学教学参考，2018（8）.

[3] 申燕，徐俊龙，解慕宗.基于“试题三要素”的高考电化 学试题分析[J]中学化学教学参考，2018（11）.

（责任编辑：张贤金）