對“化工流程圖”題的幾點思考

楊曉麗

（江蘇省姜堰中學江蘇姜堰225500）

對“化工流程圖”題的幾點思考

楊曉麗

（江蘇省姜堰中學江蘇姜堰225500）

文章針對高考新題型“化工流程圖”題從起源、題目結(jié)構(gòu)、演變過程和解題方法做了一些研究和思考，并對在教學中如何突破這類題型提出一些想法和建議。

化工流程圖；演變；解題方法；突破策略

以“化工流程”為背景的“化工流程圖”題型自從在2005年的廣東、上海市的高考題中首次亮相后,近幾年來,在新課改地區(qū)的高考新題型［1］中頻頻出現(xiàn),并且不斷的發(fā)展完善,引起了高中化學教師的高度關注,筆者也就此做了些研究和思考。

一、化工流程圖的上榜理由

筆者認為這類題目之所以備受青睞的原因有二：

1.這類試題以真實的工業(yè)生產(chǎn)作為背景,陌生度大,起點高,結(jié)構(gòu)新穎,提問靈活,有較好的區(qū)分度。且題材多,無法猜題,能較好的體現(xiàn)公平、公正的高考選拔原則。

2.這類題型能很好體現(xiàn)課標和《考試說明》中的相關要求?！墩n程標準》的課程性質(zhì)中明確指出“高中化學課程應有利于學生形成科學的自然觀和嚴謹求實的科學態(tài)度,更深刻地認識科學、技術和社會之間的相互關系,逐步樹立可持續(xù)發(fā)展的思想。”［2］《2010年考試說明》在命題指導思想中要求“重點考查考生的信息獲取與加工……從化學視角分析解決問題和創(chuàng)新思維等能力”,同時在素養(yǎng)和能力要求中提出“4.解決化學問題（1)能夠?qū)⑴c化學相關的實際問題分解,綜合運用相關知識和科學方法,解決生產(chǎn)、生活實際和科學研究中的簡單化學問題的能力。（2)能用正確的化學用語及文字、圖表、模型、圖形等表達化學問題解決的過程和成果,并做出解釋的能力?！保?］這些要求在“化工流程圖”題型中都能很好的體現(xiàn)。

二、化工流程圖的結(jié)構(gòu)

這一類試題往往通過提供文字信息、工業(yè)生產(chǎn)流程簡圖、提供圖表和數(shù)據(jù)設置問題,題型的呈現(xiàn)趨于成熟、統(tǒng)一,形成了相對固定的模式,一般如下：

三、“化工流程圖”題型的演變

在研究了化工流程圖的結(jié)構(gòu)后,筆者做了一些比較研究,試圖找出這種題型的發(fā)展變化過程,并且建立和某些傳統(tǒng)題型的聯(lián)系。

1.無機推斷框圖題和實驗流程圖VS化工流程圖

題1：2008年江蘇高考卷16的無機推斷框圖：

題2：2009年山東理綜卷30的以孔雀石為原料制CuSO4·5H2O及CaCO3的實驗流程：

題3：2010福建高考卷24的工業(yè)上常用菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅的生產(chǎn)工藝流程：

從題1、題2和題3比較中可以看出,它們都涉及元素化合物的化學反應和推斷,解題思路和方法有相通之處,題3還涉及了分離提純操作,這就提示我們在平時教學中進行題1、題2類傳統(tǒng)題型的訓練時可以滲透化工流程圖的講解。

2.考查范圍由點到面，由知識立意到能力立意

此類題目的知識考查從最初局部知識的檢測發(fā)展到考查范圍幾乎涉及各個化學模塊。問題設計靈活性增強,挖掘深,且撤去臺階,對學生知識掌握和運用要求大大提高。

（1)縱向比較題目的設問

題1：2007年山東理綜的31的設問

（1)電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽。離子膜和隔膜均允許通過的分子或離子是__________。電解槽中的陽極材料為_____________。

（2)本工藝流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg（OH)2,能否按Br2、Mg（OH)2、CaSO4的順序制備？__________,原因是____________________。

（3)溴單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多,四氯化碳與水不互溶,故可用于萃取溴,但在上述工藝中卻不用四氯化碳,原因是___________________。

題2：2010福建高考卷的24的設問

（1)將菱鋅礦研磨成粉的目的是______________。

（2)完成“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：

□Fe（OH)2+□----+□-----=□Fe（OH)3+□CI-

（3)針鐵礦（Goethite)是以德國詩人歌德（Goethe)名字命名的,組成元素是Fe、O和H,化學式量為89,化學式是________________。

（4)根據(jù)下表數(shù)據(jù),調(diào)節(jié)“濾液2”的pH時,理論上可選用的最大區(qū)間為------。

__________________ _Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3__開始沉淀的pH__ ___10.4 6.4 --__沉淀完全的pH__ __12.4 8.0 --__開始溶解的pH__ ____-10.5 --_______Ksp 5.6×10-12-6.8×10-62.8×10-9

（5)工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過程中,合適的反應物是____（選填序號)。

a.大理石粉b.石灰乳

c.純堿溶液d.燒堿溶液

（6)“濾液4”之后的操作依次為------、-------、過濾,洗滌,干燥。

（7)分析圖中數(shù)據(jù),菱鋅礦粉中ZnCO3的質(zhì)量分數(shù)不低于__________。

題1只考察了常規(guī)的3個知識點：氯堿工業(yè)中離子交換膜的作用、Ca2+、Mg2+的沉淀和萃取劑的綠色環(huán)保要求?；A性很強,對分析問題解決能力的要求不高,基本都屬于認知性學習目標中的“理解”層次。

而題2卻考察了7個方面的知識：（1)影響反應速率的因素；（2)由所給條件書寫離子方程式；（3)由所給式量和元素分析得化學式；（4)從所給圖表數(shù)據(jù)中尋找有用信息,判斷控制pH離子水解沉淀；（5)運用離子反應進行分離提純；（6)運用結(jié)晶法進行分離提純；（7)產(chǎn)物的產(chǎn)率計算。其中,（1)、（6)屬于認知性學習目標中的“理解、應用”,（5)屬于認知性學習目標中的“優(yōu)選”,（2)、（3)屬于認知性學習目標中的“設計、解決”,（4)屬于認知性學習目標中的“評價、優(yōu)選”,（5)屬于認知性學習目標中的“優(yōu)選、解決”,（7)屬于認知性學習目標中的“理解、解釋、解決”。可以看出,無論從知識層面的考察還是從能力要求上都大大提高。

（2)橫向比較同一類知識點的考察

上題2（2010福建高考卷24)中的（4),考查通過控制pH控制離子水解沉淀。設問中沒有任何暗示和引導,要求學生能自己由圖表數(shù)據(jù)從兩個方面分析出：pH=8時Zn（OH)2完全沉淀,pH=10.5開始溶解,而Mg（OH)2在pH=10.4的時候開始沉淀,為了使Zn（OH)2能完全析出而不影響Mg（OH)2,溶液的酸堿度控制在8.0≤pH≤10.4的范圍。

而此類知識的考察在2006年上海市高考27的（2)中是這樣設問的：

（2)進行Ⅰ操作時,控制溶液pH=7～8（有關氫氧化物沉淀的pH見下表)

__氫氧化物__ ___Fe（OH）3_____ _____AI（OH）3Mg（OH）2_開始沉淀pH_ _____1.5 3.3 9.4

Ca（OH)2不能過量,若Ca（OH)2過量可能會導致_____溶解、____沉淀。

此題通過設問“可能會導致____溶解、______沉淀”給了學生臺階,指明了解題思考的角度,大大降低了難度。

四、化工流程圖的解題方法

因為這種題所占比分大,一般高考試卷中會涉及1～2題,20多分,且信息多,容量大,所以筆者在研究了近5年高考題后,結(jié)合不同學生的實際水平歸納了3種方法。

1.各個擊破法

由于陌生度大,信息量大,題干較長,學生容易被陌生情景和專業(yè)術語嚇倒,其實,真正分析你會發(fā)現(xiàn),很多問題都是各自獨立,無連帶效應,一個問題解決不了不會影響下一個問題的解決。而且每題中都有與流程圖無關的問題,可以直接根據(jù)已有的知識去完成,如2009年江蘇高考卷的16［1］。這樣可以讓中等以下的學生可以節(jié)約很多時間去拿基礎題的分數(shù),提高總分。

2.就問解題法

粗讀試題,了解大致流程,遇到超綱知識或推不出來的物質(zhì),可以先放一下,事實上,超綱知識題目中要么有信息提示,要么與解答題目無關,不要過多耗時。然后,去看本題要解決的問題,看清問題后再對照題目精讀流程圖,這一步是有目的、有重點的、帶著問題去仔細研究相關步驟或環(huán)節(jié),找出與問題相關的信息,一定要關注題目的每一個字眼,盡量弄懂流程圖,但不必要將每一個物質(zhì)都推出,問什么推什么,如2010江蘇高考卷的16［1］。經(jīng)筆者在教學中嘗試,這種方法能讓中等學生在較短時間內(nèi)可以拿到一題的大部分分數(shù)。

3.剝絲抽繭，全面分析法

這類題目命題本身的意圖就是為了拉差距的,就是考查學生對整道題的理解分析,沒有什么可討巧之處。首先要對比分析生產(chǎn)流程示意圖中的原材料與產(chǎn)品,盡量讀懂工藝流程圖每一步的目的,從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關系,前后每一步間的聯(lián)系,弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜分離提純產(chǎn)品的化工工藝,然后再結(jié)合題設的問題,逐一推敲解答,如2006年上海市高考題的27［1］。

五、突破“化工流程圖”的教學策略

因為此類題目的高要求和高分值,而往往學生在進入高三復習時才能正式接觸,訓練時間短難以達到理想效果,故筆者建議應施行高中3年一體化、分層次分梯度、循序漸進的突破策略。

1.建立化工模型概念

在高一、高二教學時,就著教材相關內(nèi)容簡要介紹相應化工流程,并在練習中設計簡單的相關題目,初步建立“化工模型”的概念,可參考選修2《化學與技術》的相關內(nèi)容,但堅決杜絕一步到位。如,在學習必修1［4］的“3.2 Na2CO3和NaHCO3的比較”時可引入侯氏制堿的簡要流程圖并引導學生討論：（1)加料的順序；（2)可循環(huán)利用的物質(zhì)。

2.讀圖表、分析數(shù)據(jù)的能力培養(yǎng)

在高一、高二教學時,可借助一些特定教學內(nèi)容自身的傳統(tǒng)題型,讓學生學會讀圖表、數(shù)據(jù)并能分析,如,化學平衡圖像分析圖題、元素化合物反應中給圖的定量分析題［4］等等。

對于一些教材中本來有一些圖像、圖表,我們要善于利用,改變一些傳統(tǒng)的教學方法,教師少講一些讓學生多看一些,引導學生觀察分析。如,對選修3［4］的第18頁中的第一電離能變化趨勢圖,我們能否引導學生觀察,由變化趨勢找出同周期、同主族電離能變化規(guī)律和異常之處。

3.解讀化工生產(chǎn)

高三專題復習時,應結(jié)合選修2《化學與技術》、選修6《實驗化學》,將涉及的知識、方法穿插講解,同時針對化工流程本身的特點進行“化工生產(chǎn)”的專題解讀,消除學生的陌生恐懼感。

解讀一、化工生產(chǎn)主要解決6方面問題：（1)解決將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理；（2)除去所有雜質(zhì)并分離提純產(chǎn)品；（3)提高產(chǎn)量與產(chǎn)率；（4)減少污染,考慮“綠色化學”生產(chǎn)；（5)原料的來源既要考慮豐富,還要考慮成本問題,經(jīng)濟適用；（6)生產(chǎn)設備簡單,生產(chǎn)工藝簡便可行等工藝生產(chǎn)問題。

解讀二、熟悉化工流程常用名詞,如“浸出”、“酸溶、酸浸”、“酸洗”、：“水洗”、“絮凝”、“曝氣”、“水熱處理”等。

解讀三、了解化工生產(chǎn)的幾種常見的處理手段的操作和目的。

（1)灼燒：原料的預處理,不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易提取的物質(zhì)。如海帶中提取碘等。

（2)加酸：溶解、去氧化物（膜)、調(diào)節(jié)pH促進水解（沉淀)。

（3)加堿：去油污,去鋁片氧化膜,溶解鋁、SiO2,調(diào)節(jié)pH促進水解（沉淀)。

（4)加氧化劑：氧化某物質(zhì),轉(zhuǎn)化為易于被除去的離子,如將Fe2+轉(zhuǎn)換為Fe3+。

（5)加氧化物：調(diào)節(jié)pH促進水解（沉淀)。如除去Cu2+中Fe3+加CuO。

（6)控制pH值：控制離子存在形式。如Fe3+、AI3+的沉淀。

（7)煮沸：促進水解,聚沉后利于過濾分離；除去溶解在溶液中的氣體,如O2。

（8)趁熱過濾：減少結(jié)晶損失；提高純度。

在“五嚴”形勢下,傳統(tǒng)的大題量、長時間訓練不可能了,所以研究題型是為了更好的反思自己的教學,做到教學對路,提高教學的有效性,同時也是減輕學生負擔,愿高考這根“指揮棒”能巧妙的引導中學教學實現(xiàn)新課改的要求。

［1］2005～2010年的全國各地高考化學試卷

［2］中華人民共和國教育部.全日制義務教育化學課程標準（實驗)［M］.北京：人民教育出版社，2006

［3］江蘇省中小學教學研究室.2010年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試化學科（江蘇卷)考試說明［M］.南京：江蘇教育出版社，2010

［4］宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書化學1、2（必修)，化學3、4（選修)［M］.北京：人民教育出版社，2009

1008-0546（2011）04-0077-03

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