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浅谈化学反应原理专题“四步走”复习策略——以电化学专题为例

高霞

安徽省蚌埠铁路中学,安徽蚌埠,233040

摘要: 化学反应原理题是高考考查的重要内容,试题综合性强,难度大。在二轮复习中,需要采取有效的复习策略提高学生运用化学反应原理解决问题的能力。本文以电化学专题复习为例,通过相关案例探讨“四步走”复习策略,即“研判考情学情→夯实必备知识→构建解题模型→训练经典习题”,提高学生解决电化学综合题的能力。
关键词: 二轮复习;反应原理;电化学;策略
DOI:10.12721/ccn.2023.157044
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高三化学二轮复习不同于一轮地毯式复习,主要是以考向兼顾题型的专题复习,复习时长大概只有两个月的时间。如何在有限的复习时间内高效完成复习任务,提升学生的学科综合能力是每位高三教师都要深思的问题。化学反应原理模块是在学生学习完必修内容开设的内容,课程设置既体现了知识的进阶,又体现了能力的进阶,课程目标为重点发展化学学科核心素养。高考化学反应原理题主要考查学生运用反应原理和规律解决真实情境下的相关问题,试题的综合性很强,是学生取得高分路上的拦路虎。教师在进行化学反应原理专题复习时务必要统筹安排,认真谋划,帮助学生重构知识框架,构建问题解决的思维模型,方能达到事半功倍的效果。本文以电化学专题复习课为例,浅谈自己在二轮复习中所采用的“四步走”复习策略,即“研判考情学情→夯实必备知识→构建解题模型→训练经典习题”。

一、认真研究考情和学情,确立复习重点

在复习课的准备环节,笔者会做三个方面的工作。首先认真研读最新的《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》对电化学内容的要求,再研究近几年全国高考电化学试题,最后利用智学网数据分析学生的学情。通过对近几年高考电化学试题进行分析,笔者发现电化学试题考向明确而稳定,试题往往以陌生的新型电池为情境,考查学生对电极的判断、电极反应式或总反应式的书写、电子转移数量的计算、离子的移动方向判断、溶液pH的变化、离子交换膜的应用等等。笔者利用科大讯飞智学网app找到了学生在一轮复习中参加的历次考试和练习中有关电化学相关内容的数据,通过整合和分析,并结合与学生的面对面交流,得出班级学生电化学学习中存在的共性问题:概念模糊不清或混乱,遇到陌生的电化学情境,看不懂图,感到无从下手,陌生的电极反应式书写困难等等。于是,笔者就把二轮复习的重点放在了电化学认知模型的深度迁移和解题模型的构建上,不断发散学生的思维,提高他们综合应用知识解决实际问题的能力。

二、重构电化学认知模型,夯实必备知识

高考试题情境再陌生再复杂,最终落脚点都是对必备知识和关键能力的考查。教材无疑是最紧扣新课程标准,对教学最具有可操作性的指导书。在高考复习中,教师应该重视教材这一复习素材,引导学生吃透教材知识体系中的内在逻辑,关注新教材内容的变化之处,让教材成为知识和能力的增长点。在电化学专题复习课堂中,笔者引导学生按照教材知识逻辑,由浅入深,逐步构建电化学认知模型。下面以原电池认知模型重构部分教学片段设计为例,展示笔者在教学中的具体做法。

【教师活动】课件展示单液锌铜原电池装置,请学生分析其工作原理。

【学生活动】学生在学案中标出铜原电池的正负极、电极反应式、离子移动方向等。

【教师活动】单液锌铜原电池有什么缺点?如何改进?(目的:学生通过分析由于锌和硫酸铜溶液直接接触,导致电能转化率低,发展了学生的批判性思维,从而引出双液原电池。)

【教师活动】展示双液锌铜原电池,请学生分析盐桥的作用,并提出问题:盐桥中的电解质的选择有何要求?并展示2020年全国Ⅰ卷高考化学第27题中关于盐桥电解质的选择。

【师生互动】对盐桥的深入认识:盐桥可以隔离电极材料与电解质溶液直接接触反应,起到提供离子迁移通道,形成闭合回路平衡电荷的作用,盐桥中的离子不与电解质溶液反应且电迁移率尽可能接近。

【教师活动】课件展示:双液原电池虽然电能转化率高,但是相同条件下产生的电流比单液原电池要小很多,原因是盐桥中离子通道狭窄使得离子迁移效率低,加之琼脂的影响导致盐桥电阻很大。质疑:有没有既能起到有效隔离,又能高效通过离子的通道呢?

【学生活动】提出离子交换膜。

【教师活动】课件依次展示涉及阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜及双极膜的典型电化学装置。

【师生互动】总结离子交换膜的分类及其特点,交流离子交换膜的应用。并得出可根据溶液呈电中性,根据题目的意图,巧借离子迁移方向判断离子交换膜的类型。0.png

图一 原电池认知模型进阶

 

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教学设计意图:从课本上最简单的锌铜原电池出发,梳理原电池的工作原理,落实原电池的必备基础知识,迁移到有盐桥的双液原电池,引发学生对盐桥知识的深入认识,再过渡到有离子隔膜的电化学装置,引导学生认识各种各样“膜”并理解隔膜应用的意义和学会对隔膜类别的判断方法,从而为学生识别复杂情境的电化学装置建立必要的知识储备。在后续的认知模型重构中再从课本上的氢氧燃料电池出发,类比迁移到甲醇燃料电池、微生物燃料电池等,总结燃料电池认知模型,分析不同介质环境下电极反应式的书写规律,完善原电池认知模型。总之,二轮复习课的设计均从课本上学生熟悉的知识出发,以此为根,开枝散叶。

三、研析电化学高考真题,构建解题模型

高考真题是重要的复习资料,二轮复习中通过对高考真题的研究与分析,可以使学生了解高考试题命题特点,体会真实情境下的命题方向。笔者在电化学二轮复习中精选有代表性的高考真题,与学生一起在解答问题的过程中帮助学生建构解决实际问题的思维模型和方法模型,提升学生的理解与辨析、分析和推测、归纳与论证等关键能力。下面以一道2022年全国甲卷的电化学高考选择题为例,展示一下课堂教学中解题思维模型的构建。

【教师活动】课件展示高考真题

(2022年全国甲卷[1])一种水性电解液Zn-MnO离子选择双隔膜电池1739411439707288.png如右图所示(KOH溶液中,Zn21739412090183516.png存在。电池放电时,下列叙述错误的是(    )

A. Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B. Ⅰ区的1739412165135925.png通过隔膜向Ⅱ区迁移
C. MnO2电极反应:1739412292681247.png

D. 电池总反应:5.png

提出问题:该题是考查原电池还是电解池?你是如何判断的?

【学生活动】考查原电池原理,因为题干中说是电池放电时。

【教师活动】根据题目的信息和氧化还原反应知识判断一下两个电极的名称分别是什么?

【学生活动】二氧化锰是原电池的正极,锌是原电池的负极。

【教师活动】负极锌发生什么反应?电极反应式如何书写?书写电极产物时要注意什么?

【学生活动】负极锌发生失电子的氧化反应。由于题干中强调KOH溶液中,Zn21739412443830286.png存在,所以负极电极反应式为:Zn+4OH--2e-=1739412513605751.png。书写电极产物时要结合题干信息去判断,要注意介质是否参与反应。

【教师活动】同理可得出正极反应式,正负极电极反应式加和即可得电池总反应式。为了避免H+和OH-接触反应,而且该电池是一种可充电电池,它要求电池放电后通过充电能使化学体系修复,即电极材料和电解液都能恢复原样你能分析出图中两个隔膜的类别及离子的迁移方向吗?

【学生活动】Ⅰ区和Ⅱ区之间是阴离子交换膜,Ⅰ区消耗每消耗4molH+,生成1molMn2+,根据溶液呈电中性原则,放电时Ⅰ区的1739412669393412.png向Ⅱ区移动;Ⅱ区和Ⅲ区之间是阳离子交换膜,Ⅲ区每消耗4molOH-,生成1mol1739412739666584.png,放电时Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。

【教师活动】由此可以看出,电化学选择题的解题思路是什么?

【师生总结】解题思维模型:首先,快速浏览题干素材,获取信息,如装置类型、电极材料、电极反应或总反应、电解液环境等;其次,仔细分析图像,从图像寻找物质变化、离子迁移方向等突破口;最后,阅读选项,回忆电化学认知模型,运用模型解决问题。

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四、限时训练经典练习题,提高做题效率

高三学生学习任务繁重,尤其在最后的复习冲刺阶段,时间非常宝贵。如果只是盲目的刷题,不去总结解题的方法思路,就会陷入题海战术中,能力得不到有效提升。在二轮复习中,教师要帮助学生选择考查必备知识和关键能力的经典习题,并进行限时训练提高学生做题速率;对于训练中的高频错题,进行滚动式覆盖训练,有效解决学生解题中暴露的问题,提高做题的效率。

在电化学专题的复习中,笔者从高考真题及各地市的原创高考模拟题中精选情境新颖的电化学试题,并根据不同的考向进行整理和汇编,将其分为:新型化学电源、二次电池、燃料电池、电解原理及应用、金属的腐蚀与防护、离子交换膜的应用几个考类。在每个考类习题的选择上,注重尽可能考查角度有不同的侧重,重点帮助学生体会每一类考题的解题思路。通过限时训练,帮助学生巩固电化学原理认知模型和提高运用模型解决实际问题的能力,熟练掌握陌生电极反应式的书写和电子转移的定量计算,学会判断离子交换膜等等,从而发展学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知核心素养。学生将限时训练的答案上传到智学网APP,大数据就可以精准分析出学生的答题情况,对于高频错题教师重点讲评,再选择相似题目进行下一次的限时训练,实现滚动覆盖,直到学生掌握为止。

参考文献:

[1]章宪华,汤伟. 突出价值引领推进教考衔接——2022年高考全国甲卷理综化学试题评析[J]. 高中数理化,2022(14):44-47.