核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)“課標(biāo)一教材一教學(xué)”

基于《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出的核心素養(yǎng)目標(biāo)，本文以2025年高考典型電化學(xué)試題作為切人點(diǎn)，探討核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中化學(xué)教學(xué)策略.通過(guò)深度解析試題中的電極反應(yīng)、離子遷移、定量計(jì)算等關(guān)鍵點(diǎn)，揭示教材內(nèi)容、課程標(biāo)準(zhǔn)與高考評(píng)價(jià)三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索“以教材為基礎(chǔ)、以課標(biāo)為引領(lǐng)、以素養(yǎng)為目標(biāo)\"的教學(xué)一體化路徑.以人教版選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》教材為例，構(gòu)建“三線(xiàn)一體\"框架分析模型（見(jiàn)表1），為培養(yǎng)學(xué)生的高階思維與問(wèn)題解決能力提供可行的教學(xué)參考，為教師在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下整合課標(biāo)、教材與教學(xué)提供實(shí)踐啟示.

表1核心素養(yǎng)視域下\"課標(biāo)要求一教材內(nèi)容一試題考查\"三線(xiàn)一體框架分析

1變化觀(guān)念與平衡思想一動(dòng)態(tài)過(guò)程的深度 辨析

例1（2025年河北卷）科研工作者設(shè)計(jì)了一種用于廢棄電極材料 Li_xCoO₂ （ ?xlt;1） 再鋰化的電化學(xué)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L(zhǎng)iCoO₂ 的最優(yōu)條件，不干擾電極反應(yīng).下列說(shuō)法正確的是（ ）.

A. Li_xCoO₂ 電極上發(fā)生的反應(yīng)：Li_xCoO_z+xe^-+xLi⁺=LiCoO₂ B.產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下 5.6LO₂ 時(shí)，理論上可轉(zhuǎn)化 的 Li_xCoO₂ C.再鋰化過(guò)程中， SO₄^2- 向 Li_xCoO₂ 電極遷移D.電解過(guò)程中，陽(yáng)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(zhuǎn)化為 LiCoO₂ 的過(guò)程中，Co元素化合價(jià)由 +（4-x） 降為 +3 ，即 Li_xCoO₂ 得電子發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極，電極反應(yīng)式為

Li_xCoO₂+（1-x）e^-+（1-x）Li⁺=LiCoO₂ Pt 電極為陽(yáng)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為

2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺.

由以上分析可知， Li_xCoO₂ 電極上發(fā)生的反應(yīng)為

選項(xiàng)A錯(cuò)誤.由電極反應(yīng)式可知，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6L（即 0.25mol; ） O₂ 時(shí)轉(zhuǎn)移 1mol 電子，理論上轉(zhuǎn)L mol的 Li_xCoO₂ ，選項(xiàng)B正確. SO₄^2- 為陰離子，應(yīng)向陽(yáng)極移動(dòng)，即向 Pt 電極遷移，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.由陽(yáng)極電極反應(yīng)式知，電解過(guò)程中，陽(yáng)極產(chǎn)生 H⁺ ，消耗H₂O ，酸性增強(qiáng)，則陽(yáng)極附近 pH 降低，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案為B.

本題以“廢棄電極材料再鋰化”真實(shí)情境為命題背景，依托課標(biāo)“變化觀(guān)念與平衡思想”素養(yǎng)要求，以教材電解池工作原理為知識(shí)載體.要求學(xué)生辨析再鋰化反應(yīng)的本質(zhì) （Li_xCoO₂LiCoO₂ 的還原過(guò)程），明確電極反應(yīng)方向在外加電場(chǎng)條件下動(dòng)態(tài)逆轉(zhuǎn)的過(guò)程，形成動(dòng)態(tài)過(guò)程系統(tǒng)分析的變化觀(guān)念；通過(guò)分析氣體體積 電子轉(zhuǎn)移量 $$ 物質(zhì)轉(zhuǎn)化量 ）的定量關(guān)系，運(yùn)用守恒思想分析復(fù)雜體系中電子守恒的關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化“電極判斷 $$ 反應(yīng)類(lèi)型 $$ 物質(zhì)轉(zhuǎn)化”的證據(jù)推理模型，建立多系統(tǒng)守恒協(xié)同應(yīng)用的平衡思想.試題以化學(xué)知識(shí)解決資源回收問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)從“解題”到“解決問(wèn)題”的轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)技術(shù)在可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用，體現(xiàn)“課標(biāo)素養(yǎng)一教材知識(shí)一真實(shí)應(yīng)用”的邏輯貫通.

2 證據(jù)推理與科學(xué)探究一定量規(guī)律的邏輯驗(yàn)證

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

圖2

A.放電時(shí) Na⁺ 向b極遷移B.該電池可用于海水脫鹽C.a極反應(yīng)： 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(chǔ)氯能力

放電過(guò)程中 ^a，b 極質(zhì)量均增加，結(jié)合圖2分析可知，a電極是負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu₂O+2H₂O+Cl^--2e^-=Cu₂（OH）₃Cl+H⁺ （質(zhì)量增加是因?yàn)榻Y(jié)合 Cl^- ），選項(xiàng)C說(shuō)法正確.放電時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，b電極是正極，電極反應(yīng)式為NaTi₂（PO₄）₃+2e^-+2Na⁺=Na₃Ti₂（PO₄）₃ （質(zhì)量增加是因?yàn)?Na⁺ 嵌入），所以 Na⁺ 向b極遷移，選項(xiàng)A說(shuō)法正確.負(fù)極消耗 Cl^- ，正極消耗 Na⁺ ，所以該電池可用于海水脫鹽，選項(xiàng)B說(shuō)法正確.若以 Ag/AgCl 電極代替a極，此時(shí) Ag 失去電子變?yōu)?Ag⁺ ，結(jié)合 Cl^- 生成 AgCl ，所以電池不會(huì)失去儲(chǔ)氯能力，選項(xiàng)D說(shuō)法錯(cuò)誤.答案為D.

本題以“基于 Cu₂O 的儲(chǔ)氯電池”真實(shí)情境為命題背景，依托課標(biāo)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)要求，以教材電解池工作原理及二次電池模型為知識(shí)載體，要求學(xué)生識(shí)別裝置中的電極材料、電解質(zhì)、離子種類(lèi) （Na⁺，Cl^- 等），明確電極質(zhì)量增加、離子遷移等宏觀(guān)現(xiàn)象，探究微觀(guān)本質(zhì)（電子轉(zhuǎn)移、電極反應(yīng)）的變化規(guī)律.提取“放電時(shí)a、b極質(zhì)量均增加”及“b極替換后質(zhì)量仍增加”等關(guān)鍵信息，推理電極反應(yīng)類(lèi)型（沉積反應(yīng)），構(gòu)建二次電池（放電/充電循環(huán)）模型，并預(yù)測(cè)電極替換對(duì)電池功能（儲(chǔ)氯）的影響.試題以“海水脫鹽”實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景為切入點(diǎn)，要求學(xué)生理解放電過(guò)程中化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化，解析電極界面離子嵌入/脫出過(guò)程中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)及物質(zhì)定量變化規(guī)律（質(zhì)量增加），發(fā)展學(xué)生“宏觀(guān)現(xiàn)象 $$ 微觀(guān)粒子”的科學(xué)探究能力，同時(shí)聯(lián)系“海水脫鹽”的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)技術(shù)在資源利用與環(huán)境保護(hù)中的價(jià)值.

3模型認(rèn)知與微觀(guān)探析一復(fù)雜系統(tǒng)的解構(gòu)能力

例3（2025 年河南卷）一種液流電解池在工作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)海水淡化，并以L(fǎng)iC1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(shuō)法正確的是（ ）.

圖3

A．Ⅱ?yàn)殛?yáng)離子交換膜B.電極a附近溶液的 pH 減小C.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)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(cè)連接電源負(fù)極，為陰極，電極反應(yīng)為

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-Ω;

右側(cè)連接電源正極，為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為

在膜I和膜 I 間加人海水， Na⁺ 透過(guò)膜I進(jìn)入陰極區(qū)得到 NaOH，Cl^- 透過(guò)膜 I 進(jìn)入膜 I 與膜Ⅲ之間， Li⁺ 透過(guò)膜Ⅲ進(jìn)入膜 I 與膜Ⅲ之間，在此處得到LiC1，則膜I為陽(yáng)離子交換膜，膜 I 為陰離子交換膜，膜Ⅲ為陽(yáng)離子交換膜.由分析可知，膜 I 為陰離子交換膜，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.a電極的反應(yīng)為

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，

pH 變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.電極b的反應(yīng)為

[Fe（CN）₆]^4--e^-=[Fe（CN）₆]^3-，

選項(xiàng)C錯(cuò)誤.每脫除 58.5gNaCl ，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1mol ，有 1molLi⁺ 和 1molCl^- 分別透過(guò)離子交換膜Ⅲ、膜II，可得到 1molLiCl ，選項(xiàng)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(shí)情境為命題背景，依托課標(biāo)“模型認(rèn)知”與“科學(xué)態(tài)度”素養(yǎng)要求，以教材電解池工作原理及氯堿工業(yè)模型為知識(shí)載體，將基礎(chǔ)的電解池模型拓展應(yīng)用于含多室、多離子交換膜的復(fù)雜系統(tǒng)中（液流電池用于分離和回收），要求學(xué)生掌握電解池的基本構(gòu)成（電極、電解質(zhì)、外電路、離子交換膜），工作原理（電子流向、離子遷移、電極反應(yīng)），核心規(guī)律（放電順序、電解類(lèi)型）等電化學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)構(gòu)建“電極反應(yīng)—離子遷移一物質(zhì)轉(zhuǎn)化”模型解決陌生情境問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)從“教材模型”到“工業(yè)應(yīng)用”的知識(shí)遷移.試題以“海水淡化”“鋰資源回收”等真實(shí)科技場(chǎng)景為切入點(diǎn)，通過(guò)解決資源短缺（淡水、鋰資源）和環(huán)境保護(hù)（廢棄物回收）等環(huán)保情境滲透“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)原理在解決社會(huì)問(wèn)題中的價(jià)值.

總之，高考電化學(xué)試題遵循“教材知識(shí)溯源 $$ 真實(shí)問(wèn)題情境 $$ 核心素養(yǎng)考查”的命題范式，建議教師在教學(xué)中通過(guò)建立電化學(xué)解題模型和重構(gòu)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，挖掘電化學(xué)知識(shí)與科技應(yīng)用的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，強(qiáng)化“模型建構(gòu)一問(wèn)題解決一價(jià)值滲透”的一體化設(shè)計(jì)，為核心素養(yǎng)落地提供教學(xué)實(shí)踐路徑.

本文系天津市中小學(xué)教師繼續(xù)教育中心“天津市特級(jí)教師訓(xùn)練營(yíng)計(jì)劃”課題（課題編號(hào)：2025TJ19）階段性研究成果.

（完）