《陌生环境中电极反应的书写》教学设计-2027届高三化学一轮复习

陌生环境中电极反应的书写 教学目标 1.通过引导学生观察图形，提炼语言，学会在创新情境下，判断出电极反应的反应物和生成物。 2.掌握氧化还原反应相关知识，利用电荷守恒、原子守恒配平方程式，深化学生对于守恒观、微粒观等化学思维能力 3.通过高考实例的分析，提高学生对模型建构的认知能力，掌握模型建构的具体方法。 学情分析 电化学部分是高中化学中的重要组成部分，亦是高考常常涉及的考点，关于创新型电化学装置的电极方程式的书写，是解决试题、理解试题的关键。此部分试题灵活性高，逻辑思维能力强，对学生学科素养有很高的要求，通过引导学生建立思维模型，提升化学学科创新型的解题能力。 教学重点 掌握创新型电极反应式的书写 教学难点 思维模型的建构 教学方法 讲练结合、图解法、归纳法 教学过程 步骤设计说明 【引入】以Zn-Cu-H2SO4原电池的工作原理和对应电极方程式的书写为基础，总结分析电极方程式书写的方法。 【板书】一、简单电极方程式的书写 学生活动：交流与讨论 针对Zn-Cu-H2SO4此类简单的原电池的电极方程式的书写，可以通过直接观察法确定。总结步骤为，首先确定该电池中的氧化还原反应，即为电池的总反应，然后将总反应拆分为氧化反应和还原反应两部分，既可以确定出正负极反应方程式。 【板书】二、复杂电极方程式的书写 以CH3OH-O2-KOH燃料电池为例，分析书写电极方程式的方法。 学生活动：交流与讨论 通过对学生分析电极方程式的书写方法的汇总，发现问题：学生难以正确书写复杂新型电池装置的总反应方程式，即使正确书写总反应方程式，再进行拆分为氧化反应和还原反应中，出现对应产物确定错误，电荷无法确定，无化合价变动的物质无处安放等思绪混乱的问题。 总结书写复杂新型电池的电极方程式的书写方法，建立起书写电极反应的“思维模型”。 【思维模型】 第一步：“找粒子”，通过图像分析或者方程式分析，找到电极反应的反应物和生成物。在甲醇燃料电池的负极电极方程式中，甲醇为反应物，产物为在碱性条件下，CO2和OH-反应的产物CO32-。 第二步：“标价态”，根据电极方程式中变价原子的化合价变化情况，标明电子得失的具体情况。由CH3OH到CO32-，碳原子化合价升6个价态，即失电子6e-。 第三步：“配守恒”，根据电荷守恒和原子守恒的原理将电极方程式配平。其中在酸性电解质溶液中以H+/H2O,在碱性电解质溶液中以OH—/H2O配平。 确定CH3OH参与的负极电极方程式： CH3OH - 6e－＋8OH－=CO32－＋6H2O 【板书】构建电极方程式的书写模型： 思维模型：找、标、平 【链接高考】学生活动：电极方程式书写的思维模型实练 1.（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)42-存在)。电池放电时，MnO2电极反应方程式：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O Zn电极反应方程式：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O 电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42-+Mn2++2H2O 【答案】 2． （2022·湖南·高考真题）一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下： 图如下： 利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为 2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O 3．（2021·重庆·统考高考真题）CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O，电极b电极反应2CO32--4e-=O2+2CO2 4．（2021·河北·统考高考真题）②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。 Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为3CO2+18e- +13H2O=CH3CH2CH2OH+18OH- 【小结】 引导学生总结归纳思维模型建构的具体过程，将三步走的逻辑思路以及模型中每一步需要分析的内容落实到具体点上。通过学生对高考例题的加练，学生及时发现电极方程式书写过程中，思维模型建构存在的问题，及时解决，达到能用思维模型解决电极方程式这一高考常考点的目的。并要求学生写出本节课模型构建的学习收获。 【模型应用】 1．（2025·河南·高考真题） 一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A. Ⅱ为阳离子交换膜 B. 电极a附近溶液的减小 C. 电极b上发生的电极反应式为 D. 若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收 【答案】D 【解析】A．由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A错误 B．a电极的反应为，pH变大，B错误； C．由分析可知，电极b的反应为，C错误； D．每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1mol，有1molLi+和1molCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1molLiCl，D正确； 2．（2025·河北·高考真题）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A. 电极上发生的反应： B. 产生标准状况下时，理论上可转化的 C. 再锂化过程中，向电极迁移 D. 电解过程中，阳极附近溶液pH升高 【答案】B 【解析】A．由分析知，电极上发生的反应：，A错误； B．由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L(即0.25 mol) 时转移1 mol 电子，理论上转化的，B正确； C．为阴离子，应向阳极移动，即向Pt电极迁移，C错误； D．由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生、消耗，酸性增强，则阳极附近pH降低，D错误； 3．（2025·安徽·高考真题）研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许通过。下列说法正确的是 A. 放电时电解质溶液质量减小 B. 放电时电池总反应为 C 充电时移向惰性电极 D. 充电时每转移电子，降低 【答案】C 【详解】A．放电时，会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成进入储氢容器，当转移2mol电子时，电解质溶液质量增加，即电解质溶液质量会增大，A错误； B．放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为，B错误； C．充电时，向阴极移动，则向惰性电极移动，C正确； D．充电时每转移电子，会有与结合生成，但不知道电解液体积，无法计算降低了多少，D错误； 4．（2025·湖北·高考真题）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A. 阴极反应为 B. 已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定 C. 多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D. 已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构改变 【答案】B 【解析】 A．由分析可知，阴极反应为，A正确； B．已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断是吸热反应，则可推断的能量更低，比稳定，B错误； C．多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C正确； D．题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即氧化还原反应）本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子：和因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D正确； 故选B。 【课后反思】 通过本节课的学习，学生建立起写电极反应的模型，总结出一定的规律，帮助学生快速准确的写出电极反应，并加深电化学的反应原理。 以原电池工作原理和电极方程式的书写，引出问题。加强学生对基础知识的巩固，又引出电极方程式书写模型的建构。 通过原电池中的燃料电池负极电极方程式的书写，引出构建模型的必要性。 总结出书写复杂新型电极方程式具体的模型：思维模型。 针对性题型进一步练习，形成思维模型的建构思路，提高学生对于模型的归纳和总结能力。 原电池电极反应和电解池电极反应的模型练习，进一步加强对细节问题：电荷守恒、原子守恒的认识。 让学生总结，理清思路，提升使用思维模型解决电极反应问题的能力。 学科网（北京）股份有限公司 $