高三化學電源電極反應式書寫的思維建模教學策略

吳利敏　熊建飛

摘要：針對高考試題對化學電源電極反應式考查的特點，提出了回歸教材，以堿性鋅錳電池為例，對化學電源電極反應式書寫進行思維建模，構建電極反應式書寫模型：先寫出電池構成，再運用兩個意識。

關鍵詞：電極反應式； 思維建模；電池構成；兩個意識

文章編號：1008-0546（2016）06-0034-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.06.010

思維建模的方法適用于自我建構知識，是教師創設建構主義課堂的一把鑰匙。思維建模能夠幫助學生豐富和拓展知識結構，使學生用已有的知識構建起自己的思維模型，在建模的過程中積極地調整與修改原有知識結構，做到對知識和方法的內化。在高三化學復習課中，運用思維建模能夠有效的幫助學生建構知識體系，提高對知識遷移應用的能力。

化學電源電極反應式的書寫是高考的熱點，大多數題的特點是新，讓學生感覺很陌生，有點無從下手。其實只要掌握好原電池基本原理，運用兩個意識，此類題型就迎刃而解。本文擬回歸教材、挖掘教材，尋找高考試題與教材的聯系，進行思維建模，構建電極反應式書寫模型：先寫出電池構成，再運用兩個意識。

一、真題分析

真題一（2015課標Ⅱ） 酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2 和 NH4Cl等組成的糊狀填充物。 該電池放電過程產生MnOOH。 回收處理該廢電池可得到多種化工原料。

（1）該電池的正極反應式為 ，電池反應的離子方程式為 。

[試題分析] 此題與人教版《化學反應原理》中堿性鋅錳電池原理一樣，只不過這個電池是酸性鋅錳電池。在書寫電極反應式時，若不注意電池的環境（酸性環境），則很容易寫錯。

真題二（2013課標Ⅱ）“ZEBRA”蓄電池的結構如圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導體制作的陶瓷管相隔。下列關于該電池的敘述錯誤的是

A.電池反應中有 NaCl 生成

B.電池的總反應是金屬鈉還原三價鋁離子

C.正極反應為：NiCl2+2e- Ni+2Cl-

D.鈉離子通過鈉離子導體在兩電極間移動

[試題分析] 此題所給電池是一種新型化學電源，其特點是新，讓學生感覺陌生，不知怎樣下手。

真題三（2013課標Ⅰ） 銀質器皿日久表面會逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故。根據電化學原理可進行如下處理：在鋁質容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時間后發現黑色會褪去。下列說法正確的是

A.處理過程中銀器一直保持恒重

B.銀器為正極，Ag2S被還原生成單質銀

C.該過程中總反應為 2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3

D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉化為白色AgCl

[試題分析] 此題對學生來說感覺很陌生，不知道怎樣入手，其實這是一道基于原電池原理的電化學試題，只不過比較隱含，需要學生用原電池基本原理去挖掘。

二、思維建模

以人教版《化學反應原理》中堿性鋅錳電池為例，對基于原電池原理的電化學試題進行思維建模。

化學電源必備的兩個條件：兩個電極、電解質溶液。堿性鋅錳電池的兩個電極分別是Zn和MnO2，電解質溶液為KOH溶液，可以簡單地表示為：Zn—KOH—MnO2（電池構成）。根據氧化還原反應的規律，因為Zn只具有還原性，可以判斷出Zn作負極； MnO2中Mn的化合價為+4價，處于中間價態（Mn的化合價一般有0、+2、+3、+4、+6、+7價），具有氧化性，由于Zn只能做負極，因此MnO2做正極。在書寫電極反應式時，要考慮環境意識，即電極反應產物所處的環境，如在書寫負極反應時，Zn失電子變為Zn2+后還要和OH-生成Zn（OH）2沉淀。在書寫正極反應式時，2MnO2+2e-+2MnOOH +配平電荷守恒只能在右邊加OH-離子，而不能在左邊加H+，因為這是堿性環境。

由此得出化學電源電極反應式書寫思維模型：先寫出電池構成，再運用兩個意識。

三、遷移應用

真題一 （2015課標Ⅱ）

電池構成：Zn—ZnCl2、NH4Cl（酸性）—MnO2，根據氧化還原意識，Zn作負極，MnO2作正極。根據環境意識，書寫電極反應式，負極：Zn-2e-■Zn2+，正極：2MnO2+2e-+2H+2MnOOH，總反應為：2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+。

真題二（2013課標Ⅱ）

運用化學電源思維模型，首先寫出電池構成：Na—鈉離子導體—Ni/NiCl2。根據氧化還原意識，Na只具有還原性，作負極；NiCl2中鎳的化合價為+2價，具有氧化性，作正極。根據環境意識，書寫電極反應式，負極：2Na-2e-2Na+，正極：NiCl2+2e-Ni+2Cl-，總反應為：2Na+NiCl22Na++Ni+2Cl-。由此判斷出B選項錯誤

真題三（2013課標Ⅰ）

此題信息較為隱含，從題干中能看出考查的是電化學方面的知識。從題給信息來看是對原電池基本原理的考查，雖然不是化學電源，但原理卻是一樣的。應用思維模型，寫出電池的構成：Al—NaCl—Ag2S，根據氧化還原意識，Al作負極，Ag2S作正極。根據環境意識書寫電極反應式，負極：2Al-6e-2Al3+，正極：3Ag2S +6e-6Ag+3S2-，在寫總反應時，要注意Al3+與S2-在水溶液中要發生徹底雙水解，總反應為：2Al+3Ag2S+6H2O2Al（OH）3↓+6Ag+3H2S↑。由此分析可得正確答案為B。

四、教學反思

在思維建模時，要回歸教材，在教材中尋找原點并進行深入挖掘，所建的模型要具有代表性和一定的適用性。有效的思維建模會給學生留下深刻的印象，并具有本模型的典型特征，如化學電源電極反應式的書寫模型的典型特征：先寫出電池構成，再運用兩個意識。

參考文獻

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