朱德彬
摘要:基于化学工艺题的问题设置,专题复习中应重视教材基本知识的内化,紧抓教材经典工艺流程的深化,熟悉化工生产中的主要操作,渗透"绿色化学"的理念,培养学生工艺题的答题能力。
关键词:化学工艺题;问题设置;突破策略
中图分类号:G633.8 文献标识码:B 文章编号:1006-5962(2013)08-0208-01
化学工艺题起源于广东、上海卷,契合 "课程内容与学生生活和现实社会实际之间保持密切联系,使实践和生活成为科学课程内容基本来源" 这一新课程理念,已成为新课改后的高考新亮点。化学工艺题是一种多溶质的混合溶液,其中的工艺流程(包括文字、流程图、表格、数据、坐标图等)是优质溶剂,化学科学的知识、方法、观念是溶质,将溶质结晶出来并加以识别、应用是知识与能力的综合体现。以下基于化学工艺题的问题设置,谈谈在突破策略上的思考。
1 化学工艺题常见问题设置
2 化学工艺题的突破策略
2.1 重视教材基本知识的内化。
工艺题融合了元素化合物、离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质制备和分离提纯、反应条件的控制、绿色化学等核心知识。应力求重温重点知识,以点带面,通过知识的内在联系,建立一个完整的、系统的、开放的且不断生成的知识结构,力求达到知识的内化。
2.2 紧抓教材经典工艺的深化。
高中化学教材中涉及到的重要化工生产有合成氨工业、合成硫酸、氯碱工业,硅酸盐,炼铁、炼铜、炼铝、镁的提取、石油化工、煤加工等。高考复习中应充分挖掘教材中的重要工业生产流程,以生产原理、设备、生产流程中的除杂提纯、尾气的吸收与处理等热点知识为载体,联系新材料、新能源、环境问题。高考化学试题中流程题可能将课本中不同处的内容融合,可能会将课本知识延伸。这就提醒我们要引导学生认真阅读、梳理教材,弄清书上每个重要实验和化工流程,并在练习中加以变通,这样才易于做好试卷上有创意的工艺流程题。
2.3 熟悉化工生产中的主要操作。
⑴原料的预处理:目的是为了将原料转化为容易提取的物质,常用方法有粉碎、灼烧(焙烧)。如海带中提取碘,事先要将海带灼烧成灰。
⑵浸出:用浸取剂将固体物质中的主要物质溶解。浸取时常用浸取剂有水、酸、碱等。
⑶煮沸:目的是为了除去溶液中的某些易挥发、易分解、易沉淀的物质。
⑷pH值调节:化工生产中为了分离除杂,常需控制溶液的pH值,调节的方法有加氧化物、酸、碱等。
⑸蒸发:为了将溶液中的溶质提取出来,常采用蒸发的方法,对于不同的溶质,蒸发的程度不同。
①所得晶体不带结晶水(如NaCl)时,一般蒸发至出现大量晶体,利用余热蒸干。
②所得晶体带结晶水(如CuSO4·5H2O)时,通常蒸发浓缩,冷却结晶。
⑹过滤:为了加快过滤速度常用"抽滤";为了防止溶质损失或杂质析出常用"趁热过滤";为了保持固液混合物的温度恒定,可用"热滤"。
⑺洗涤:为了洗去固体物质表面的杂质,常用蒸馏水洗涤,有时为了减少固体的损失,常用冷水或酒精洗涤。
⑻重结晶:为了将粗产品进一步提纯而采用的重复结晶的操作。
⑼干燥:晶体表面上吸附有少量溶剂,需用适当的方法进行干燥。固体的干燥方法很多,可根据重结晶所用的溶剂及结晶的性质来选择,常用的方法有以下几种:空气晾干的;烘干(红外灯或烘干);用滤纸吸干;置于干燥器中干燥。
⑽氧化:加氧化剂,将杂质离子转化为易除去离子,如将Fe2+氧化为易水解的Fe3+。常用氧化剂有H2O2、Cl2、NaClO、KMnO4等。
2.4 渗透"绿色化学"的理念。
绿色化学有利于实现人类社会的可持续发展,对化学工艺流程的可行性评价需要从 "绿色化学"的角度考虑。常常涉及工艺的安全性、可操作性、节约成本(原子效率和原料的循环使用、节能)、环境保护等问题。
2.5 培养答题能力。
要想学生在高考中拿到一个从未见过、不太熟悉的工艺题不紧张,同时处理得游刃有余,需要我们在高考复习中培养学生工艺题答题能力。
⑴明确工艺题答题的基本步骤
①完成"是什么?为什么?"的问题探究过程
从题干中获取有用信息,了解生产的原料和产品。引导学生理解物质间的转化关系、理解物质结构、性质、应用及其内在联系。
②完成"做什么?怎么做?"的问题解决过程
引导学生从技术角度分析从原料到产品关键进行了哪些反应?利用了什么原理(氧化还原、溶解度、溶液中的平衡)?关键操作进行到什么程度最佳?除目标产物外还产生了什么杂质或副产物?杂质或副产物是怎样除去的?
使学生明确做工艺题不需要拘泥于每个细节,不需要把过多的精力用于分析每步流程,只需把握大的方向即可解题。
⑵熟悉工艺题答题的基本策略
①给信息的反应方程式的书写基本步骤
结合物质的类别、化合价情况确认反应发生的本质;确定最关键的反应物和生成物;配平关键反应物和生成物;再根据守恒配平或补充其他辅助反应物和产物;依据题目信息写好反应条件;结合反应条件和反应体系所处的环境对各物质的存在形式、状态进行修正。
②基本实验操作检验沉淀是否完全。一般叙述为:取上层清液,检验其中含有的某一离子。
洗涤沉淀。如问洗涤目的,一般考虑除杂或减少原料的损失;如问如何洗涤,一般叙述为:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2-3次。如问用冷水或75%的乙醇代替水的目的,一般是为了减小溶解度(用乙醇还有助于固体的干燥); 如问沉淀是否洗净,一般叙述为:取最后一次洗涤液,检验沉淀表面的杂质离子。
从溶液中得到晶体,一般叙述为:蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥,有时根据具体物质还应考虑抑制水解、趁热过滤等特殊操作。
③反应条件的选择
温度控制。经常从物质的挥发性、稳定性、副反应,对反应速率的影响,对化学平衡的影响,对物质溶解度的影响等方面分析。
提高转化率。根据平衡移动原理分析。
反应物用量或浓度。一般是为了提高反应物的利用率,控制副反应等。
pH值控制。通常是为了促进或抑制水解,控制反应的进行程度。
④绿色化学。从原料成本及循环利用、设备要求、节能、环保等角度回答。
⑤化学计算。灵活运用观察法、比较法拆分与重组法、建构模型法、分类讨论法、守恒思想、特殊化与一般化思想、平均化与极端化思想、方程思想、函数思想等。
⑶强化答题规范化素养的养成
"细节"决定成败,每年高考卷的典型错题分析都暴露学生的化学基础不扎实;在分析解答比较复杂的综合性问题时,思考问题不全面,思维欠严谨,实验探究能力和计算能力比较差,信息素养和学习能力不强,审题不仔细,答题不规范,不准确。一定要强抓基础知识的扎实性和学生答题的规范性,引导学生从出题者的角度审视问题,抓好错题订正和消化,使学生形成较强的化学学科素养。
突破工艺题这一富有挑战的新题型,应以《考试说明》为指导,宽基础、重素养,帮助学生练就"化学的慧眼和慧心", 答题时把握变中求不变,抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。最终使学生既学到知识,又培养能力。
参考文献
[1] 江苏省普通高中学业水平测试(选修科目).江苏教育出版社.2010.
[2] 全日制普通高中教材化学第二册.人民教育出版社.1991.
[3] 普通高中课程标准实验教科书(化学与技术).山东科学技术出版社.2004.
[4] 普通高中课程标准实验教科书(化学1).江苏教育出版社.2009.