对“化工流程图”题的几点思考

杨晓丽

（江苏省姜堰中学江苏姜堰225500）

对“化工流程图”题的几点思考

杨晓丽

（江苏省姜堰中学江苏姜堰225500）

文章针对高考新题型“化工流程图”题从起源、题目结构、演变过程和解题方法做了一些研究和思考，并对在教学中如何突破这类题型提出一些想法和建议。

化工流程图；演变；解题方法；突破策略

以“化工流程”为背景的“化工流程图”题型自从在2005年的广东、上海市的高考题中首次亮相后,近几年来,在新课改地区的高考新题型［1］中频频出现,并且不断的发展完善,引起了高中化学教师的高度关注,笔者也就此做了些研究和思考。

一、化工流程图的上榜理由

笔者认为这类题目之所以备受青睐的原因有二：

1.这类试题以真实的工业生产作为背景,陌生度大,起点高,结构新颖,提问灵活,有较好的区分度。且题材多,无法猜题,能较好的体现公平、公正的高考选拔原则。

2.这类题型能很好体现课标和《考试说明》中的相关要求。《课程标准》的课程性质中明确指出“高中化学课程应有利于学生形成科学的自然观和严谨求实的科学态度,更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系,逐步树立可持续发展的思想。”［2］《2010年考试说明》在命题指导思想中要求“重点考查考生的信息获取与加工……从化学视角分析解决问题和创新思维等能力”,同时在素养和能力要求中提出“4.解决化学问题（1)能够将与化学相关的实际问题分解,综合运用相关知识和科学方法,解决生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题的能力。（2)能用正确的化学用语及文字、图表、模型、图形等表达化学问题解决的过程和成果,并做出解释的能力。”［3］这些要求在“化工流程图”题型中都能很好的体现。

二、化工流程图的结构

这一类试题往往通过提供文字信息、工业生产流程简图、提供图表和数据设置问题,题型的呈现趋于成熟、统一,形成了相对固定的模式,一般如下：

三、“化工流程图”题型的演变

在研究了化工流程图的结构后,笔者做了一些比较研究,试图找出这种题型的发展变化过程,并且建立和某些传统题型的联系。

1.无机推断框图题和实验流程图VS化工流程图

题1：2008年江苏高考卷16的无机推断框图：

题2：2009年山东理综卷30的以孔雀石为原料制CuSO4·5H2O及CaCO3的实验流程：

题3：2010福建高考卷24的工业上常用菱锌矿生产硫酸锌的生产工艺流程：

从题1、题2和题3比较中可以看出,它们都涉及元素化合物的化学反应和推断,解题思路和方法有相通之处,题3还涉及了分离提纯操作,这就提示我们在平时教学中进行题1、题2类传统题型的训练时可以渗透化工流程图的讲解。

2.考查范围由点到面，由知识立意到能力立意

此类题目的知识考查从最初局部知识的检测发展到考查范围几乎涉及各个化学模块。问题设计灵活性增强,挖掘深,且撤去台阶,对学生知识掌握和运用要求大大提高。

（1)纵向比较题目的设问

题1：2007年山东理综的31的设问

（1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是__________。电解槽中的阳极材料为_____________。

（2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg（OH)2,能否按Br2、Mg（OH)2、CaSO4的顺序制备？__________,原因是____________________。

（3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多,四氯化碳与水不互溶,故可用于萃取溴,但在上述工艺中却不用四氯化碳,原因是___________________。

题2：2010福建高考卷的24的设问

（1)将菱锌矿研磨成粉的目的是______________。

（2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：

□Fe（OH)2+□----+□-----=□Fe（OH)3+□CI-

（3)针铁矿（Goethite)是以德国诗人歌德（Goethe)名字命名的,组成元素是Fe、O和H,化学式量为89,化学式是________________。

（4)根据下表数据,调节“滤液2”的pH时,理论上可选用的最大区间为------。

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

（5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中,合适的反应物是____（选填序号)。

a.大理石粉b.石灰乳

c.纯碱溶液d.烧碱溶液

（6)“滤液4”之后的操作依次为------、-------、过滤,洗涤,干燥。

（7)分析图中数据,菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于__________。

题1只考察了常规的3个知识点：氯碱工业中离子交换膜的作用、Ca2+、Mg2+的沉淀和萃取剂的绿色环保要求。基础性很强,对分析问题解决能力的要求不高,基本都属于认知性学习目标中的“理解”层次。

而题2却考察了7个方面的知识：（1)影响反应速率的因素；（2)由所给条件书写离子方程式；（3)由所给式量和元素分析得化学式；（4)从所给图表数据中寻找有用信息,判断控制pH离子水解沉淀；（5)运用离子反应进行分离提纯；（6)运用结晶法进行分离提纯；（7)产物的产率计算。其中,（1)、（6)属于认知性学习目标中的“理解、应用”,（5)属于认知性学习目标中的“优选”,（2)、（3)属于认知性学习目标中的“设计、解决”,（4)属于认知性学习目标中的“评价、优选”,（5)属于认知性学习目标中的“优选、解决”,（7)属于认知性学习目标中的“理解、解释、解决”。可以看出,无论从知识层面的考察还是从能力要求上都大大提高。

（2)横向比较同一类知识点的考察

上题2（2010福建高考卷24)中的（4),考查通过控制pH控制离子水解沉淀。设问中没有任何暗示和引导,要求学生能自己由图表数据从两个方面分析出：pH=8时Zn（OH)2完全沉淀,pH=10.5开始溶解,而Mg（OH)2在pH=10.4的时候开始沉淀,为了使Zn（OH)2能完全析出而不影响Mg（OH)2,溶液的酸碱度控制在8.0≤pH≤10.4的范围。

而此类知识的考察在2006年上海市高考27的（2)中是这样设问的：

（2)进行Ⅰ操作时,控制溶液pH=7～8（有关氢氧化物沉淀的pH见下表)

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

Ca（OH)2不能过量,若Ca（OH)2过量可能会导致_____溶解、____沉淀。

此题通过设问“可能会导致____溶解、______沉淀”给了学生台阶,指明了解题思考的角度,大大降低了难度。

四、化工流程图的解题方法

因为这种题所占比分大,一般高考试卷中会涉及1～2题,20多分,且信息多,容量大,所以笔者在研究了近5年高考题后,结合不同学生的实际水平归纳了3种方法。

1.各个击破法

由于陌生度大,信息量大,题干较长,学生容易被陌生情景和专业术语吓倒,其实,真正分析你会发现,很多问题都是各自独立,无连带效应,一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。而且每题中都有与流程图无关的问题,可以直接根据已有的知识去完成,如2009年江苏高考卷的16［1］。这样可以让中等以下的学生可以节约很多时间去拿基础题的分数,提高总分。

2.就问解题法

粗读试题,了解大致流程,遇到超纲知识或推不出来的物质,可以先放一下,事实上,超纲知识题目中要么有信息提示,要么与解答题目无关,不要过多耗时。然后,去看本题要解决的问题,看清问题后再对照题目精读流程图,这一步是有目的、有重点的、带着问题去仔细研究相关步骤或环节,找出与问题相关的信息,一定要关注题目的每一个字眼,尽量弄懂流程图,但不必要将每一个物质都推出,问什么推什么,如2010江苏高考卷的16［1］。经笔者在教学中尝试,这种方法能让中等学生在较短时间内可以拿到一题的大部分分数。

3.剥丝抽茧，全面分析法

这类题目命题本身的意图就是为了拉差距的,就是考查学生对整道题的理解分析,没有什么可讨巧之处。首先要对比分析生产流程示意图中的原材料与产品,尽量读懂工艺流程图每一步的目的,从对比分析中找出原料与产品之间的关系,前后每一步间的联系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答,如2006年上海市高考题的27［1］。

五、突破“化工流程图”的教学策略

因为此类题目的高要求和高分值,而往往学生在进入高三复习时才能正式接触,训练时间短难以达到理想效果,故笔者建议应施行高中3年一体化、分层次分梯度、循序渐进的突破策略。

1.建立化工模型概念

在高一、高二教学时,就着教材相关内容简要介绍相应化工流程,并在练习中设计简单的相关题目,初步建立“化工模型”的概念,可参考选修2《化学与技术》的相关内容,但坚决杜绝一步到位。如,在学习必修1［4］的“3.2 Na2CO3和NaHCO3的比较”时可引入侯氏制碱的简要流程图并引导学生讨论：（1)加料的顺序；（2)可循环利用的物质。

2.读图表、分析数据的能力培养

在高一、高二教学时,可借助一些特定教学内容自身的传统题型,让学生学会读图表、数据并能分析,如,化学平衡图像分析图题、元素化合物反应中给图的定量分析题［4］等等。

对于一些教材中本来有一些图像、图表,我们要善于利用,改变一些传统的教学方法,教师少讲一些让学生多看一些,引导学生观察分析。如,对选修3［4］的第18页中的第一电离能变化趋势图,我们能否引导学生观察,由变化趋势找出同周期、同主族电离能变化规律和异常之处。

3.解读化工生产

高三专题复习时,应结合选修2《化学与技术》、选修6《实验化学》,将涉及的知识、方法穿插讲解,同时针对化工流程本身的特点进行“化工生产”的专题解读,消除学生的陌生恐惧感。

解读一、化工生产主要解决6方面问题：（1)解决将原料转化为产品的生产原理；（2)除去所有杂质并分离提纯产品；（3)提高产量与产率；（4)减少污染,考虑“绿色化学”生产；（5)原料的来源既要考虑丰富,还要考虑成本问题,经济适用；（6)生产设备简单,生产工艺简便可行等工艺生产问题。

解读二、熟悉化工流程常用名词,如“浸出”、“酸溶、酸浸”、“酸洗”、：“水洗”、“絮凝”、“曝气”、“水热处理”等。

解读三、了解化工生产的几种常见的处理手段的操作和目的。

（1)灼烧：原料的预处理,不易转化的物质转化为容易提取的物质。如海带中提取碘等。

（2)加酸：溶解、去氧化物（膜)、调节pH促进水解（沉淀)。

（3)加碱：去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、SiO2,调节pH促进水解（沉淀)。

（4)加氧化剂：氧化某物质,转化为易于被除去的离子,如将Fe2+转换为Fe3+。

（5)加氧化物：调节pH促进水解（沉淀)。如除去Cu2+中Fe3+加CuO。

（6)控制pH值：控制离子存在形式。如Fe3+、AI3+的沉淀。

（7)煮沸：促进水解,聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体,如O2。

（8)趁热过滤：减少结晶损失；提高纯度。

在“五严”形势下,传统的大题量、长时间训练不可能了,所以研究题型是为了更好的反思自己的教学,做到教学对路,提高教学的有效性,同时也是减轻学生负担,愿高考这根“指挥棒”能巧妙的引导中学教学实现新课改的要求。

［1］2005～2010年的全国各地高考化学试卷

［2］中华人民共和国教育部.全日制义务教育化学课程标准（实验)［M］.北京：人民教育出版社，2006

［3］江苏省中小学教学研究室.2010年普通高等学校招生全国统一考试化学科（江苏卷)考试说明［M］.南京：江苏教育出版社，2010

［4］宋心琦.普通高中课程标准实验教科书化学1、2（必修)，化学3、4（选修)［M］.北京：人民教育出版社，2009

1008-0546（2011）04-0077-03

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