摘要：浙江省新高考改革后，化學選考試題對學生的能力要求越來越高，電極方程式的書寫，是化學選考的熱點和難點，電極方程式書寫思維建模能夠幫助學生擺脫學習思考困境，提高化學核心素養，能夠提高學生的知識遷移和應用能力。

　　關鍵詞：化學選考;電極方程式;鉛蓄電池;思維建模

　　一、問題的提出

　　浙江省新高考改革后，化學選考試題對學生的能力要求越來越高，通過分析浙江省新高考歷年化學選考試題真題，不難看出，電極方程式的書寫，是選考的一大熱點，也是難點，大部分的學生對電極方程式書寫感到困惑，因此，對電極方程式書寫進行建模有很大的必要，思維建模能夠幫助學生擺脫學習思考困境[1]，在高三化學復習課中，運用思維建模，幫助學生構建知識體系，能夠提高學生的知識遷移和應用能力。

　　二、分析電化學電極方程式書寫思維建模的意義

　　電極方程式思維建模，是對高考電化學知識的自我思維構建，是在原有知識的基礎上，進一步將方法和知識內化[2]，建一個讓學生能看得懂的電化學思維模型，對解決電化學方程式書寫問題至關重要，學生只有學會了書寫電極方程式，才能更深層次理解電解池、原電池的含義，才能從“面”的角度全方位把握好電化學知識，一個典型的電化學思維建模，首先要理解電化學原理，兩個電極分別發生何種電極反應，物質變化是什么，即誰變成了誰，發生了氧化反應還是還原反應;其次要有“守恒”思想，“守恒”思想是指元素守恒、電荷守恒、化合價升降守恒，“守恒”思想是準確書寫電極方程式不可缺少的環節;再次要有“環境”意識，“環境”意識是指電解池、原電池中電解質所處的環境，“環境”意識要和電荷守恒思想緊密結合，不同的“環境”用來平衡電荷的離子不同，如酸性環境一般用H+平衡電荷，而不能用OH-，而堿性條件一般用OH-平衡電荷,而不能用H+。

　　以教材中鉛蓄電池為例進行思維建模鉛蓄電池是常用的可充電電池，其優點是放電時電動勢較穩定，缺點是比能量(單位重量所蓄電能)小，對環境腐蝕性強。鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環、貯存性能好(尤其適于干式荷電貯存)、造價較低，因而應用廣泛。目前最常見還是使用在汽車、摩托車發動之上。接下來從鉛蓄電池充電放電兩個角度講述電極方程式書寫思維建模的步驟。

　　鉛蓄電池放電時，電化學原理為原電池原理，以鉛蓄電池放電時正極的電極方程式為例掌握建模步驟，首先要明白正極物質之間的變化，即正極是誰變為誰，緊扣原電池的反應原理，正極得到電子，化合價降低PbO2變為了PbSO4;其次利用電解質所處的酸性環境使電荷平衡，平衡電荷用H+;再次使左右兩邊元素守恒。序號代表的含義為：①寫出正極物質的變化;②寫出由物質變化引起的電子得失;③根據電解質的化學環境，用H+平衡電荷;④使左右兩邊元素守恒，在右邊補充H2O，這樣一個完整的電極方程式建模就完成了。是一個簡單建模的過程。再如書寫鉛蓄電池充電時陽極的電極方程式，按思維建模步驟①寫出陽極物質的變化，PbSO4變為PbO2;②寫出由物質變化引起的電子得失;③根據電解質的化學環境，用H+平衡電荷;④使左右兩邊元素守恒，在左邊補充H2O。

　　簡而言之，無論是原電池還是電解池，電極方程式書寫思維建模的步驟可歸納為：列物質變化，標電子得失，有“環境”意識，使電荷守恒，再元素守恒。遷移應用典例1(2017年4月浙江省選考)據文獻報道，CO2可以在堿性水溶液中電解生成甲烷，生成甲烷的電極反應式是。分析：①要明白物質之間的變化，CO2變為了CH4;②標明電子得失，碳元素由+4價變為-4價，得到8e-;③利用電解質所處堿性環境使電荷平衡，平衡電荷用OH-;④使左右兩邊元素守恒。故電極方程式為CO2+6H2O+8e−===8OH-+CH4.典例2(2017年11月浙江省選考)科學家發現，以H2O和N2為原料，熔融NaOH-KOH為電解質，納米Fe2O3作催化劑，在250℃和常壓下可實現電化學合成氨。陰極區發生的變化可視為按兩步進行，請補充完整。

　　電極反應式：2Fe+3H2O+N2=Fe2O3+2NH3。分析：本題納米Fe2O3作催化劑，據催化劑在化學反應中的特點，聯系題意，故①物質變化，Fe2O3變為了Fe;②標明電子得失，鐵元素由+3價變為0價，兩個鐵得到6e-;③電解質為熔融NaOH-KOH，平衡電荷用OH-;④使左右兩邊元素守恒。故電極方程式為Fe2O3+6e-+3H2O==2Fe+6OH-。典例3(2018年11月浙江省選考)高鐵酸鉀(K2FeO4)可用作水處理劑。某同學通過“化學-電解法”探究的合成。

　　接通電源，調節電壓，將一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3+的溶液，控制溫度，可制得K2FeO4。請寫出陽極的電極反應式(含FeO42-)。分析：據題意，①陽極物質變化為，Fe3+變為了FeO42-;②標明電子得失，鐵元素由+3價變為+6價，失去6e-;③陽極為KOH溶液，平衡電荷用OH-;④使左右兩邊元素守恒。故電極方程式為Fe3++8OH--3e-==FeO42-+4H2O。典例4(2019年4月浙江省選考)以鉑陽極和石墨陰極設計電解池，通過電解NH4HSO4溶液產生(NH4)2S2O8，再與水反應得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循環使用。

　　分析：據題意，陽極物質變化為，SO42-變為了S2O82-，硫元素化合價升高，共失去2e-，故陽極的電極反應式為2SO42--2e-==S2O82-。建模反思化學學習是思維不斷建模的的過程，要跳出繁瑣的知識，就必須思維建模，形成最本質、最核心的東西，本文回歸課本，以鉛蓄電池為例進行思維建模，使知識和方法進一步內化，將電化學思維建模方法有機的滲透到化學知識的學習中，可有效擺脫學習困境，提高化學核心素養。

　　參考文獻

　　[1]王滋旻.改進化學建模教學，優化學生思維品質.中學化學教學參考，2014(4)：11-13.

　　[2]韓殿君.建模思維：突破化學學習困境的良方.教研，2018(17)：88.

　　作者：黃雄

　　電池論文投稿刊物：《電池工業》雙月刊是經國家科學技術部批準的科技類專業刊物，中國電池工業協會會刊，國內外公開發行。由國家輕工業聯合會主管，中國電池工業協會，輕工業化學電源研究所主辦。