在化學(xué)工藝流程題型復(fù)習(xí)中聚焦學(xué)生的核心素養(yǎng)

摘 要：化學(xué)工藝流程題考查知識點多，學(xué)生體驗感差，得分率低。針對此問題，文章對2022年高考全國乙卷工藝流程題加以深入研究，對其設(shè)問方式、命題方式等加以探討，希望為學(xué)生解答此類題拓寬思路，提高學(xué)生高三復(fù)習(xí)質(zhì)量，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；化學(xué)工藝流程；復(fù)習(xí)

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-1737（2023）15-0008-03

引? 言

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，對創(chuàng)新型人才的需求不斷增加，教育評價體系也在不斷革新。高考稟著“一核四層四翼”體系，關(guān)注對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，著力于以社會科技發(fā)展、生產(chǎn)生活等具體現(xiàn)實的問題情境為介質(zhì)，從考查知識轉(zhuǎn)型為考查能力?！督逃筷P(guān)于做好2022年普通高校招生工作的通知》指出，要推進(jìn)考核內(nèi)容改革，重于“優(yōu)化試題呈現(xiàn)方式，

加強對關(guān)鍵能力和學(xué)科素養(yǎng)”的考查，引導(dǎo)減少死記硬背和“機械刷題”現(xiàn)象。顯然，高考強化了學(xué)生的實踐能力和探究意識，側(cè)重考查學(xué)生的思維能力，尤其是邏輯思維能力和抽象思維能力。化學(xué)工藝流程題以生產(chǎn)實際情境為載體，在課程知識框架上，問題形式靈活多樣，設(shè)問視角層出不窮，對知識、能力的考查一樣不落。

一、高考工藝流程題的分析

縱觀這幾年高考，工藝流程題是綜合性較強的熱門題型，內(nèi)容緊跟時代步伐，大多為主觀題形式，分值在14～16分之間。該試題通常由題頭、流程框架、題尾三個部分構(gòu)成，以元素、操作、條件等為基本要素，綜合考查化學(xué)術(shù)語、元素物質(zhì)性質(zhì)、電化學(xué)、氧化還原反應(yīng)規(guī)律、方程式書寫規(guī)則、反應(yīng)速率及影響因素、物質(zhì)分離提純操作、沉淀溶解平衡移動等相關(guān)知識，一方面考查學(xué)生對化學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能的了解和熟悉程度，另一方面考查學(xué)生應(yīng)對問題中的轉(zhuǎn)化過程、圖像信號、圖表數(shù)據(jù)等眾多信息加工、處理、分析的能力，還需要學(xué)生有一定的學(xué)科敏感度，以及靈活“抽取”整合相關(guān)聯(lián)知識處理問題的能力和敢于探索、敢于創(chuàng)新的能力[1]。

由于工藝流程題中涉及的元素種類頗多，甚至有過渡元素，學(xué)生總認(rèn)為這是教材之外的知識，遇到題時無從下手。在高二期末復(fù)習(xí)中，學(xué)生更是直言此類題是最難題型，得分率低。筆者對2022年高考全國化學(xué)乙卷26題進(jìn)行探究，也為即將展開的高三一輪復(fù)習(xí)提供科學(xué)的復(fù)習(xí)策略。

（一）試題背景

隨著市場需求的不斷擴大，中國成為鉛蓄電池的主要生產(chǎn)國和消費國。這幾年不斷報道出新能源汽車和電動車爆炸事故，將鉛蓄電池產(chǎn)業(yè)推向了風(fēng)口浪尖。與此同時，在鉛蓄電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染隱患也同樣不容忽視，環(huán)境污染可防、可治、可控，規(guī)范廢舊鉛蓄電池回收處理也已被反復(fù)呼吁。

貼近生活的問題情境將知識與實際運用高效地整合，學(xué)生既熟悉又陌生，是發(fā)展和考查學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的典型形式。因此，本題以“廢舊鉛蓄電池的回收”為介質(zhì)，并添加Ba、Fe、Al等雜質(zhì)，要求學(xué)生展開一系列科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶剿鳌?/p>

（二）試題呈現(xiàn)

廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護(hù)環(huán)境，充分利用鉛資源，人們可通過相關(guān)流程（如圖1）實現(xiàn)對鉛的回收。

一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如表1所示：

一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時的pH如

表2所示：

回答下列問題：

（1）在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為________，用沉淀溶解平衡原理解釋選Na2CO3的原因________。

（2）在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化，原因是________。

（3）在“酸浸”中，除加入醋酸（HAc），還要加入H2O2。

①能被H2O2氧化的離子是________；

②H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb（Ac）2，其化學(xué)方程式為________；

③H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb（Ac）2，H2O2的作用是________。

（4）“酸浸”后溶液的pH約為4.9，濾渣的主要成分是________。

（5）“沉鉛”的濾液中，金屬離子有________。

【答案】（1）①PbSO4（s）+CO32-（aq）= PbCO3（s）+SO42-（aq）

②反應(yīng)PbSO4（s）+CO32-（aq）=PbCO3（s）+SO42-（aq）的平衡常數(shù)K==3.4×105>105，PbSO4可以比較徹底地轉(zhuǎn)化為PbCO3；

（2）反應(yīng)BaSO4（s）+CO32-（aq）=BaCO3（s）+SO42-（aq）的

平衡常數(shù)K==0.04<<105，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度有限；

（3）①Fe2+②Pb+H2O2+2HAc=Pb（Ac）2+2H2O③作

還原劑；

（4）Fe（OH）3、Al（OH）3；

（5）Ba2+、Na+。

（三）試題評析

從命題選材上看，該題是廢物的回收利用，具體是以“從廢舊鉛蓄電池的鉛膏中，實現(xiàn)鉛的回收”為試題情境，以“Pb、Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等”為知識載體，通過不同梯度的問題設(shè)置，層層鋪開，對學(xué)生進(jìn)行考查。從命題設(shè)疑角度上看，學(xué)生需熟練掌握元素及化合物性質(zhì)、物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律、氧化還原反應(yīng)規(guī)律、離子方程式書寫、沉淀溶解平衡原理及綠色化學(xué)等知識。首先，Ba、Fe、Al屬于主族元素，學(xué)生比較熟悉。關(guān)于Pb，教材只在電化學(xué)教學(xué)中講解化學(xué)電源鉛蓄電池的部分提及，學(xué)生會覺得相對陌生，因此在審題時需要及時克服畏難情緒，勇于探究，并按照元素周期律，將碳元素的相關(guān)知識遷移至鉛。這考查了學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)。難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)和金屬氫氧化物沉淀時的pH兩個表格，通過Ksp定量計算進(jìn)而加以判斷，要求學(xué)生基于數(shù)據(jù)分析如何“環(huán)保除渣”，實現(xiàn)“鉛的回收”，測試學(xué)生接受、吸收、整合并創(chuàng)造性加工信息的關(guān)鍵能力，考查其“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。學(xué)生要根據(jù)元素化合物的性質(zhì)及氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，分析鉛膏中各元素在“脫硫”“酸浸”“沉鉛”后最終的存在形式，思考不同物質(zhì)的轉(zhuǎn)化條件，這可以測試學(xué)生融合所學(xué)知識，沉著應(yīng)對問題，靈活解決問題的能力，考查學(xué)生“變化觀念與平衡思想”的核心素養(yǎng)。整道題貫穿鉛的轉(zhuǎn)化及最終回收的過程，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)以致用的同時，形成可持續(xù)發(fā)展意識，積極踐行綠色化學(xué)觀念，保護(hù)環(huán)境，高效利用有限的自然資源。該題的題材緊扣社會熱點，問題切入點新穎、思維嚴(yán)謹(jǐn)，突出了試題教育意義。

二、教學(xué)啟示

（一）夯實基礎(chǔ)，構(gòu)建“模型認(rèn)知”

縱然高考年份不同、試卷不同，也會出現(xiàn)別出心裁的出題視角，但這一定是基于核心化學(xué)知識演變而來的，可以“進(jìn)化”，但不可能“變異”，如多年來全國卷中的工藝流程題。無論哪個版本的教材，無論知識的編排前后，高中化學(xué)知識體系框架都是相對固定的，故反思命題的原則，不論考題如何變化，它的內(nèi)核一定是高中化學(xué)最核心的知識[2]。

在一輪復(fù)習(xí)中，學(xué)生往往重刷題，輕閱讀。對此，教師要引導(dǎo)學(xué)生回歸教材，著眼對教材的全面理解，幫助學(xué)生落實學(xué)科基礎(chǔ)知識，形成扎實的知識體系框架。在工藝流程題的復(fù)習(xí)中，教師要認(rèn)真解讀教材中的相應(yīng)內(nèi)容，如“氯堿工業(yè)”“工業(yè)上利用黃鐵礦FeS2制取硫酸”“工業(yè)制HNO3”“工業(yè)上制純堿”“從工業(yè)廢水中回收FeSO4和Cu”“從海水中提取Mg”“從海水中提取Br2”“海帶中I2的提取”等。雖然高考工藝流程題一般不會取材于教材，但可以教材為基石，盡可能創(chuàng)設(shè)真實的工業(yè)情境，為學(xué)生構(gòu)建“題型模型認(rèn)知”和“原理模型認(rèn)知”?！邦}型模型認(rèn)知”是指常見工藝流程題的題型，有物質(zhì)的制備及分離提純、廢物的回收利用等；“原理模型認(rèn)知”是指這類題常規(guī)的解題策略，如原料的預(yù)處理、常用的控制中心反應(yīng)的條件、核心反應(yīng)方程式的書寫、產(chǎn)品分離提純的常見方法及可能涉及的計算等。

（二）注重學(xué)生化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)

隨著核心素養(yǎng)的提出，關(guān)鍵能力的培養(yǎng)成為學(xué)生發(fā)展的重點考查方向。工藝流程題涵蓋多方面的核心知識，綜合性強，考查能力強。在教學(xué)過程中，教師要根據(jù)學(xué)生具體的學(xué)情，創(chuàng)設(shè)素材情境，引導(dǎo)學(xué)生在陌生的情境中利用自身的必備知識解決問題。以蘇教版化學(xué)反應(yīng)原理專題3“溶液中的離子反應(yīng)”的專題作業(yè)第4題：“若在空氣中加熱MgCl2·6H2O，生成的是Mg（OH）Cl或MgO，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式”為例，在掌握專題知識點后，學(xué)生了解的知識有：在空氣中加熱MgCl2·6H2O，Mg2+會發(fā)生完全水解生成Mg（OH）2，而在HCl氣體氛圍中加熱則可得無水MgCl2，電解無水MgCl2生成Mg和Cl2。但題目告知生成的是堿式氯化鎂或氧化鎂，學(xué)生便會產(chǎn)生認(rèn)知沖突。此時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析反應(yīng)物和生成物，結(jié)合反應(yīng)物的性質(zhì)，推理可能發(fā)生的過程，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理及守恒規(guī)律寫出相應(yīng)的方程式。學(xué)生經(jīng)過思考討論，得出MgCl2·6H2O在空氣中加熱，Mg2+完全水解生成Mg（OH）2，Mg（OH）2加熱分解生成MgO，Cl-結(jié)合H2O剩下的H+生成HCl，同時還有部分Mg（OH）2與HCl不完全中和生成Mg（OH）Cl。最后，學(xué)生根據(jù)原子守恒規(guī)律寫出MgCl2·6H2O（加熱）=HCl+MgO+Mg（OH）Cl+5H2O。從這道課后題可以看出，隨著知識框架的不斷完善，題目的綜合性、復(fù)雜性和靈活性也有所提高，對思維能力要求逐漸提升，教師必須注意引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行全面、綜合的分析和思考，讓學(xué)生學(xué)會運用化學(xué)思維，把握問題中的核心要素，使之轉(zhuǎn)化為已學(xué)的化學(xué)問題，最后通過學(xué)科思維推理，在各個條件之間建立聯(lián)系，從而解決問題。這種能力的培養(yǎng)需要落實在教學(xué)的點滴中。高三復(fù)習(xí)中的題型綜合性更強，因此關(guān)鍵能力的培養(yǎng)更需要教師在平時教學(xué)中“春風(fēng)化雨”般的引導(dǎo)。

（三）關(guān)注對學(xué)生必備品格和正確價值觀念的塑造

在高三復(fù)習(xí)中，教師應(yīng)關(guān)注社會熱點中的化學(xué)問題，如高科技新材料的開發(fā)、大氣污染與防治、水污染與防治、諾貝爾獎相關(guān)成果等，多角度挖掘試題題材，精心設(shè)計問題，不斷提高學(xué)生接受新信息的能力及學(xué)以致用的能力。

化學(xué)工藝流程題完美地將化學(xué)教育與科技發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)、生活融為一體，實現(xiàn)了化學(xué)知識為經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展服務(wù)，用化學(xué)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的意義。在理解流程題時，學(xué)生需要通過嚴(yán)謹(jǐn)求實的分析推導(dǎo)思路，在積累解題方法的基礎(chǔ)上逐步提高能力，形成敢于探索、崇尚科學(xué)、追求真理的意識，同時在分析反應(yīng)原理、方案評價中建立對可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)認(rèn)識，培養(yǎng)綠色化學(xué)觀念，對與化學(xué)相關(guān)的社會熱點問題做出合理的判斷，這凸顯了化學(xué)學(xué)科的育人價值。

結(jié)? 語

綜上所述，全國卷的工藝流程題考查的不只是學(xué)生的知識儲備，更注重對學(xué)生關(guān)鍵能力的考查。呈現(xiàn)方式不斷優(yōu)化的考題，要求一線教師避免“滿堂灌”教學(xué)模式，不斷探索“核心素養(yǎng)”背景下行之有效的備考策略，挖掘?qū)W生的內(nèi)在潛力，培養(yǎng)學(xué)生多角度看待問題、高效解決問題的能力，提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

[參考文獻(xiàn)]

中國高考報告學(xué)術(shù)委員會.中國高考評價體系解讀[M].北京：現(xiàn)代教育出版社，2021.

過文學(xué)，丁百林.核心素養(yǎng)視域下的高考化工流程題分析及思考[J].江西化工，2021（6）：108-110.

基金項目：本文系福州市長樂區(qū)教育科學(xué)研究2021年度課題“基于核心素養(yǎng)理念下高中教學(xué)策略研究”（立項編號：CL2021KT046）的階段性成果。

作者簡介：陳文珍（1984.3-），女，福建福州人，

任教于福建省長樂第一中學(xué)，一級教師，曾在“2011年福建省高中化學(xué)新課程實驗教學(xué)觀摩比賽”中榮獲二等獎，先后被評為“2011—2012學(xué)年校先進(jìn)教育工作者”“2020—2021學(xué)年校先進(jìn)教育工作者”“2020—2021學(xué)年長樂一中優(yōu)秀班主任”。