模型建構的新型電化學裝置選擇題解題策略

施俊芳

(福建省晉江市僑聲中學 362271)

新型電化學裝置往往是命題者根據最近的學術成果改變而成，題材新穎，在真實情景下考查學生的能力，能夠彰顯學科價值.

一、試題呈現方式及考點分析

例1(2019新課標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.下列說法錯誤的是( ).

圖1

A．相比現有工業合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能

C．正極區，固氮酶為催化劑，N2發生還原反應生成NH3

D．電池工作時質子通過交換膜由負極區向正極區移動

答案:B

本題考查原電池反應的原理、電極反應式和離子流動的方向.從題目的設問方式，不難看出選擇題中電化學考點依然延續前幾年的考法，“題新點陳”是這一類題目的特點，因此筆者同時將近三年全國卷Ⅰ卷、Ⅱ卷、Ⅲ卷共9套試卷中電化學選擇題考點進行統計，得到表1.

表1 2017-2019近三年新型電化學裝置選擇題選項考點分布

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

二、構建解題模型，形成解題思維

建構模型，旨在讓學生通過分析、推理等手段，研究知識內在的特征及相互關系，搭建模型，利用模型詮釋化學現象，認識現象的本質和規律.電化學選擇題，無論是陌生的新情境還是少見的新考點，不外乎是基礎知識的發散.基礎知識搭建并內化是解題基礎，形成解題模式，便能輕松解題.

1.建構“閉合回路”的電池反應原理模型

學生復習電化學的相關內容時，沒有辦法聯系氧化還原的基本要點，因此覺得概念多，電化學知識是孤立、沒有聯系的，不僅難理解還不便記憶.因此在知識建構時，應借助氧化還原反應的視角整合電化學模塊知識，將原電池和電解池工作原理模型搭建在此基礎上.

(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極流出，流入陰極，陰極得電子，電極上發生還原反應，為形成負電荷的閉合回路，電解質溶液中的陰離子(Cl-)遷移到陽極，并失去電子，發生氧化反應，電子流向外接電源的正極，構成閉合回路.

圖2

2.解題思維建模

對新情景電化學的選擇題試題，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，而后判斷電極反應式的書寫是否合理.

三、模型的應用遷移

例1用以上建構的模型策略解題，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，左側根據反應物是MV+，產物是MV2+；M元素化合價升高，失電子，所以左側為負極(陽極)，發生氧化反應，根據B選項中氫化酶作用的反應應為陽極區.右邊電極的為正極(陰極)，發生還原反應，C選項固氮酶上的反應正確.

3. 根據“閉合回路”模型，陽離子往正極遷移，D正確.

例2次磷酸(H3PO2)為一元中強酸，具有較強的還原性，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：右側石墨電極為陽極，左側石墨電極為陰極，

幫助學生將零散的知識網絡化，把化學問題進行分解、抽象、概括，構建模型.應試時，結合題目所給電化學裝置信息，利用氧化還原反應的相關知識進行破題，建模答題，能夠簡化解題思路，提高解題效率，特別是對中下生復習很有效果.