归纳与整理优秀教案范文

电极反应思维建模——高三二轮复习课

教学课例

黄石市有色第一中学

王俊

一、教学背景分析

1、教材分析：

电化学题型具有明显的化学学科特点，是现在每年高考理综卷的必考题型，是将基本概念、基本理论、元素单质及其重要化合物知识与化学实验及简单计算有机结合起来的综合题型。在高三复习中抓住电化学题型，不仅能进一步加深元素及其化合物的有关知识，还能培养分析推理、观察思维、获取信息及综合应用的能力。

2、学情分析：

我们的学生在学习中遇到的困难主要反映在两个方面：一是存在关于电化学的知识点的偏差或错误认识；二是分析和解决电化学问题时缺少认识角度与合理思路，系统性差。学生知道要研究装置，但不知道在装置中应该看什么，而总是凭借经验东拼西凑。思维的系统性不够。所以，在电化学的复习中需要帮助学生构建更加体现电化学学科本质、利于知识结构化、助于问题解决思路化的系统认识模型。基于此，我在这节复习课中首先以人教版《化学反应原理》中碱性锌锰电池为例，回归教材、挖掘教材，导找高考试题与教材的联系，进行思维建模，构建电极反应思维模型：先写出电池构成，再运用两个意识，具体展开思维的四个定。思维建模能够帮助学生丰富和拓展知识结构，使学生用已有的知识构建起自己的思维模型，在建模的过程中积极地调整与修改原有知识结构，做到对知识和方法的内化。在高三化学复习课中,运用思维建模能够有效的帮助学生建构知识体系，提高对知识迁移应用的能力，帮助学生突破电化学的瓶颈，找到“题眼”，从而加深理解电子得失的真正含义，从源头上认识电化学的综合应用。

二、教学设计过程

【研读考纲，把握考向】2018年电化学部分的考纲要求有三点，学生齐声朗读这三点。这三个考点的考查体现了化学核心素养中的四个维度：变化观念、科学探究、模型认知和社会责任，本节课的重点就是考纲的第一点：两池构成，工作原理，电极反应式的书写，通过复习来建构电极反应的思维模型并熟练运用模型解题。

【回归课本】首先通过一段人教版《化学反应原理》中碱性锌锰电池电极反应原理的讲解微课来回归课本。

1

【思维建模】通过对教材经典电池反应原理的回顾，可以建构解决电极反应的思维模型：先确定电池构成，再运用氧化还原和介质环境两个意识。具体展开思维的“四个定”：

定极——确定原电池的正负极；电解池的阴阳极；

定物——不同极上发生电极反应的还原剂，氧化剂以及对应的产物；

定流向——电子的流动方向和阴阳离子的移动方向；

定守恒——结合介质环境确保三大守恒（电子守恒、电荷守恒和元素守恒）。

指导学生可以结合模型导图来形象地记忆“四定两意识”的思维模型。

【原题再现，反思提升】[例1]（九月黄石新起点考试）N2H4（肼）常温下是一种无色的液体，它是一种重要的化工试剂，在生产生活中有着重要的应用。

（2）发射卫星可用肼作燃料，用NO2作氧化剂，二者发生反应生成氮气和水蒸气。①在碱性介质中，用N2H4

和NO2制绿色燃料电池，负极式为______________ 运用思维模型反思之前联考做过的题目，通过审题，明确该题要求书写肼—NO2绿色碱性燃料电池负极上的电极反应，“定极”已经确定。请同学们回顾当时的答题情况，反思部分同学的错误都出现在没有注意“四定两意识”中的哪些方面：

【投影答题情况截图，学生对照模型纠错】

王康——没有注意介质环境意识

刘以康——没有注意定物

孙文————没有注意定守恒和介质环境意识

熊懿婷——没有注意定物、定流向和定守恒

反思错误之后再来看正确答案：燃料N2H4失电子和结合介质中的氢氧根离子反应生成水和氮气，表扬其他几位准确答题的同学。

2

【经典真题

感悟高考】[例2](2015·全国Ⅰ卷)微生物电池是指在微生物的作用下

将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法

错误的是(

) A．正极反应中有CO2生成

B．微生物促进了反应中电子的转移

C．质子通过交换膜从负极区移向正极区

D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O 用“四定两意识”思维模型具体解决一道高考真题：

首先通过审题确定电池为新型的微生物燃料原电池，A选项根据氧化还原意识来定极：正极为有氧反应的一极，负极为厌氧反应的一极；

定物：氧气做氧化剂在正极上得电子与通过质子交换膜向正极移动的氢离子生成水（电极反应式：

O2＋4e-＋4H+=== 2H2O）快速判断A错误，答案选择A 定守恒：正确书写负极上葡萄糖做还原剂发生的电极反应式：

C6H12O6＋6H2O－24e-===6CO2＋24H+ CO2实则在负极生成进一步确定A错误。

元素守恒

电子守恒

电荷守恒

定流向：根据电极反应可知负极区产生了H+，H+通过质子交换膜从负极区移向正极区，故C选择正确。

B选项，题目信息给出葡萄糖是在微生物作用下将化学能转化为电能形成原电池，有电流产生，所以微生物促进了反应中电子的转移，B正确。

D选项，该装置属于燃料电池，燃料电池的反应式一般和燃烧反应式相同，我们也能通过正负极电极反应式相加得到电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D选择正确。

【方法技巧，夺分要诀】在这道题目中介质环境没有明确给出，可以通过质子交换膜判断有H+的迁移并参与电极反应。在很多不同介质环境中燃料电池的电极产物判断是同学们的难点，以甲醇—O2燃料电池为例：来总结一下应用“介质环境意识”和“定守恒”对“一池多变”的燃料电池进行定物！

首先定物，确定通氧为正，燃料为负，负极上CH3OH失电子变成正四价的碳，正极上O2 得电子变成负二价的氧，它们在不同介质中存在的形态不同，在保证电子守恒后在电极反应式左边或右边添加不同介质中的离子，确保电荷守恒和元素守恒，酸性溶液中添加H，负极生成生成CO2，正极生成H2O，碱性溶液中添加OH-，负极生成CO32-，正极生成OH-，熔融碳酸盐添加CO32-，负极生成CO2，正极生成CO32-，在高温氧化物固体介质中添加O2-，负极生成CO2，正极直接生成O2-。

＋3

以后遇到其他燃料电池也要注意运用

“介质环境意识”，介质中的离子如果与生成物离子不共存，则需将该离子也写入电极反应，并且得到相结合后对应的电极产物。

【经典真题，感悟高考】

[例3] (2017·全国Ⅱ卷)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质

溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是

(

) A．待加工铝质工件为阳极

B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式为Al3＋3e===Al ＋－D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

用[例3] 还是一道高考题来检测一下，同学们是否学会了使用思维模型。

学生答题：确定电池构成为电解池，A、定极：根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合

价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；

B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；

C、定物、定守恒，结合介质环境意识：阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序介质酸

性溶液中应是H放电（氧化剂），即2H＋2e−=H2↑，故C说法错误；

＋＋D、定流向：根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。

老师补充：阳极电极方程式应是2Al−6e−＋3H2O=Al2O3＋6H，所以同学们不要照搬课本知

＋识，写成铝离子，注意题干信息的挖掘。

【方法技巧，夺分要诀】应用“氧化还原意识”在电解池中的如何“定极、定物、定流向”

呢？定极：电解池是把电能转化为化学能的装置，与电源正极连接的电极为阳极，与电源的

负极连接的电极为阴极。

定物：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除Au、Pt、C之外的电

极)，则电极本身失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极(Au、Pt、C等电极)，则是溶液中

的阴离子放电。要根据氧化性还原性的强弱来熟练记忆离子的放电顺序：请一位同学来回忆

一下阳极是惰性电极时阴离子的放电顺序：S2-＞I−＞Br−＞Cl−＞OH−＞含氧酸根离子。

阴极则是溶液中的阳离子放电，放电顺序是Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+，一般与金属活动

4

性顺序刚好相反。

定流向：根据溶液同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，即阳离子向阴极区移动，

阴离子向阳极区移动。

[失分提醒] (1)Fe作阳极时，

电极反应式为Fe－2e===Fe2

－＋(2)Fe3在阴极放电时，

＋电极反应式为Fe3＋e===Fe2

＋－＋【变式训练，能力拓展】[例4] 用铅蓄电池电解苦卤水（含C1-、Br - 、Na+、Mg2+）的装置如图所示（

a、b为石墨电极），下列说法中正确的是（

）

A．铅蓄电池放电时，Pb为正极

B．铅蓄电池充电时，A极应与外电源负极相连

C．电解苦卤水时，a 电极首先放电的是Cl-

D．铅蓄电池放电时SO42-移向B极，电解苦卤水时Na+ 移向b极

同学们现在可以熟练地运用“四定两意识”思维模型来分析题目吗？

再来看一道电化学的综合应用变式训练：

学生答题：首先确定电池构成：左池为二次电池——铅蓄电池给右池电解池提供电源，A．铅蓄电池放电时为原电池，活泼电极材料Pb为负极，A项定极错误；

B．铅蓄电池充电时为电解池，负极应与外电源负极相连做为阴极，B项定极正确，选B；

C．右池为电解池，电解苦卤水中，a 电极为惰性石墨阳极，多种离子存在时，判断出放电能力即失电子能力最强的阴离子，首先放电的是Br-，失电子生成溴单质被NaOH溶液吸收，C项定物错误；

D．铅蓄电池放电时为原电池，SO42-应移向负极A极，定流向错误，后面电解池中电解苦卤水时Na+移向阴极b极，定流向正确。

老师补充：同学们思维模型使用地非常熟练，解答本题的关键是要明确铅蓄电池放电、充电原理、电池反应及正负极电极反应式，大家在学案中快速写出来。

Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O －电极反应式为：负极：Pb - 2e- + SO42= PbSO4

5

+2- 正极：PbO2 + 2e- + 4H

+ SO4= PbSO4 + 2H2O

这个基础知识点大家也可以运用思维模型来记忆掌握并正确书写。

【方法技巧，夺分要诀】总结一下：可充电电池中的“定极、定流向”

知识要点：

注意，可充电电池有放电和充电两个过程，

其过程中电子的流向刚好是相反的，所以充电时电池的负极连接外电源的负极，电池的正极连接外电源的正极，即负对负，正对正，千万不能接反，否则发生危险或电极互换。

放电时的负极反应与充电时的阴极反应是互逆过程，放电时的正极反应与充电时的阳极反应是互逆过程，即负阴互逆，正阳互逆。在定极、定流向，电极反应式书写时记住这些简单的口诀就能正确快速的解决问题。

【课堂总结，模型归纳】通过本节课的复习建立并运用了电极反应“四定两意识”的思维模型：先确定电池构成，再运用氧化还原和介质环境两个意识。具体展开思维的“四个定”：定极、定物、定流向、定守恒，

希望能有效的帮助大家建构知识体系，提升知识的迁移应用能力。

【2018，考向预测】

（1）以新型原电池（燃料电池、微生物电池）为载体考察电子、离子迁移，电极类型判断，实验现象分析，以及电极反应式的书写；

（2）判断能量转化形式；

（3）以电解原理在化工生产、废水处理等方面应用为载体考查电极判断、电极反应式书写及计算；

（4）通过电化学装置考查交换膜（阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜）应用，判断离子迁移方向及数量。

【课后提升，建模验收】最后应用思维模型来解决以下练习，把模型的运用做到更熟练。更游刃有余。

1．(2016·全国Ⅱ卷)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误

的是(

B

) 6

A．负极反应式为Mg－2e===Mg2

－＋B．正极反应式为Ag＋e===Ag C．电池放电时Cl由正极向负极迁移

D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑

使用模型分析过程：电池构成为原电池，根据电池总反应式为：

Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag，定极、定物、定守恒：负极反应为：Mg-2e-=Mg2+，

正极反应为：2AgCl+2e-= 2Cl-+ 2Ag，

A项正确，B项错误；

定流向：对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C项正确；

介质环境意识：由于镁是活泼金属，则负极会与介质水发生副反应

Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，D项正确；答案选B。

2．(2016课标Ⅲ) 锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电解质溶液为KOH溶液，反应为：2Zn+O2+4OH-+2H2O === 2Zn(OH)42-

下列说法正确的是

(

C

)

A.充电时，电解质溶液中K向阳极移动

B.充电时，电解质溶液中c(OH)逐渐减小

C.放电时，负极反应为：Zn + 4OH

-2e

=== Zn(OH)42- 

－－－＋－＋－D.放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)

使用模型分析过程：电池构成为燃料二次电池，根据电池总反应式

A项定流向：充电时，阳离子向阴极移动，故A项错误；

B项定物：放电总反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O === 2Zn(OH)42-

则充电时生成KOH溶液中

c(OH)增大，故B项错误；

C项定物、定守恒：放电时Zn在负极失电子发生氧化反应，电极反应式书写正确，故C项

正确；

D项定守恒：标准状况下22.4L O2为1mol，对应转移4 mol电子，故D项错误；(涉及到气

体体积，首先看一下有没有标准状况，如果有，进行计算，如果没有必然是错误选项。)

3. (2016·全国Ⅰ卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO24可通过离子交换膜，而＋－－两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是(

B

) A．通电后中间隔室的SO24离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

－B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

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C．负极反应为2H2O－4e===O2＋4H，负极区溶液pH降低

D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成

使用模型分析过程：电池构成为带膜的电解池，

A项定流向：阴离子SO2（即正极）定向移动，正确定物：电解Na2SO4 4向正电荷较多的阳极－－＋废水，电极均为惰性电极，根据电解池中阴阳离子的放电顺序，即为电解水，正极区（阳极）：

水中OH-失电子发生氧化反应而放电，破坏了附近水的电离平衡，c(H+)＞c(OH) ，所以正

－极区溶液酸性增强，溶液的pH减小。故错误

B项定物、定流向：阳极区酸性增强，阴离子SO24向正电荷较多的阳极定向移动后产生硫

－酸，阴极：水中H+得电子发生还原反应而放电，破坏了附近水的电离平衡，c(H+)＜c(OH) ，

－阴极区碱性增强，阳离子Na+向负电荷较多的阴极定向移动后产生NaOH，故B项正确；

C项定守恒：阴极（负极区）碱性增强溶液pH增大，正确的电极反应式书为：

2H2O + 2e=== H 2↑＋2OH

故C项错误；

D项定守恒：当电路中通过1 mol电子，根据整个闭合回路中得失电子守恒可知，产生的

O2为1mol÷4=0.25 mol，故D项错误；

4．【2016北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。

实验一

实验二

－－装置

a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c现象

处无明显变化

下列对实验现象的解释或推测不合理的是(

B

) A．a、d处：2H2O+2e-=H2↑+2OH-

B．b处：2Cl--2e-=Cl2↑

C．c处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+

D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜

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两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……

使用模型分析过程：电池构成为多个串联的电解池，定极：通过外接电源判断a、d极为阴

极，c、b极为阳极

A选项：定物：a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中H+做氧化剂得电子生成氢气，

破坏了附近水的电离平衡，c(H+)＜c(OH) ；定守恒：电极方程式为2H2O+2e═H2↑+2OH，

－－－故A正确；

B选项：定物：

b处变红，局部褪色，是因为溶液中的Cl

和OH做同时放电做还原剂失

－－电子生成氯气和氧气，H+浓度增大，酸性增强，Cl2+H2O=HCl+HClO，

HClO的漂白性使局

部褪色，故B错误；

C选项：定物：c处阳极上，活性电极铁发生了反应：Fe-2e═Fe2+，故C正确；

－D选项：电池构成：实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也相当于形成

三个电解池；定极、定物、定守恒：一个球两面为不同的两极，左边铜珠的左侧为阳极，发

生的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，右侧（即位置m处）为阴极，发生的电极反应为Cu2++2e-=Cu，

同样右边铜珠的左侧为阳极，右侧（即位置n处）为阴极，相当于电镀，因此m处能析出

铜，故D正确，答案选B。

三、教学反思

电化学是有实用性的、最具创造性的科学原理，然而，由于电化学理论知识抽象难懂，如果我们仅仅单一地灌输性教学，学生的学习积极性就不高，更谈不上主动参与化学活动，就会导致化学课堂效率很低。因此，在电化学高考备考过程中，我想我们可以采用多种教学方法，培养学生学会用分类思想来归纳总结，培养学生对电化学原理的原认知过程，提高学生的综合迁移能力、自主学习能力，掌握化学的微粒观等重要化学思维，让学生在精彩的化学课堂中实现高效发展，在化学高考备考中吸收重要的化学核心素养。 其实无论电化学题属于哪种装置，均遵循这样的思维过程：确定电池构成，迅速浏览装置判断是原电池还是电解池，运用氧化还原意识定极，整体扫描正负极或阴阳极寻找“突破口”，仔细审题，顺藤摸瓜，找到反应的核心物质。化学解题虽然没有一成不变的方法模式，但应建立解题的基本思维模型：题示信息+基础知识+逻辑思维。掌握正确的解题方法能简化解题过程，提高解题能力。目前高考中出现的新型电池，例如“氢镍电池”“高铁电池”“碱性锌—锰电池”、我国首创的“海洋电池”“燃料电池”（如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池）“锂离子电池”“银锌电池”“纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量（单位质量释放的能量）高9

等特点。取材于这些知识点的试题，由于题材广、信息新、陌生度大，所以，大多数考生对这类试题感到束手无策、难以应对，实际上这些题目主要考查的是学生综合迁移应用的能力。 例如，我在这节课设计的方法技巧中根据“介质环境意识”发现燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质介质环境的不同，其电极反应也有所不同，抓住氧元素的化合价变化规律，得到电子后降低了化合价，首先变成了负二价的氧，O2-能否存在要看介质环境。所以在思维模型建立中总结了这些技巧不仅可以起到事半功倍的作用，最重要的是培养了学生在陌生度大的阅读中挖掘有用信息的习惯，提高了学生整合信息的化学思维能力，进而也就提高了学生综合迁移应用的能力。

二轮复习中除让学生了大量刷题，我们如何组织课堂复习，如何在课堂上实施复习设计？如何及时捕捉课堂动态生成的复习资源？从而提高学生的自主学习能力，培养学生的化学思维意识，除了多给学生思考的机会外，还要多方面培养学生的思维品质。培养学生的自主学习能力和创新思维能力，这与培养创造型人才的素质教育是一致的。从电化学教学过程中我领悟到应让学生建立化学思维模型的思想意识，才能切实提高课堂教学的有效性，提高学生的化学综合素养，而且可以为学生的终身学习奠定良好基础，使学生的化学核心素质真正得到升华。

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