初中化学工艺流程题之教学研究与思考

王文林

(江苏省苏州市相城区渭塘第二中学 215131)

一、近三年江苏各大市化学中考工艺流程题情况的考察

1.工艺流程题出现的区域及次数粗略统计(如图1所示)

图1

2.近三年九个大市工艺流程题分值的粗略统计(如图2所示)

图2

3.工艺流程题命题趋势分析

尽管工艺流程题是高考化学的常见题型，但它作为义务教育的中考题型出现时间则不长.从图1中可以发现：近三年，江苏十三大市中大多数市陆续出现了工艺流程题型，其中常州、南通、苏州、无锡、扬州五个大市连续三年把它作为常规题型来考查.从图2发现：大多市工业流程题的分值占比约7%左右，工艺流程题有越来越受重视与青睐的趋势.因此，在初中化学教学过程中要加强对该类题型的教学研究.

二、化学工艺流程题的基本结构与模型

一般认为：化学工艺流程题，就是将化工生产过程或化学实验中的主要流程用框图形式表示出来，并针对流程中有关的化学知识设置问题，形成与化工生产或化学实验紧密联系的化学工艺流程试题.典型的工艺流程题结构清晰，可分三部分即题头、题干和题尾.题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括附产品)；题干则用框图形式将原料到产品的主要生产流程表示出来，或把化学实验中物质的制备和分离提纯的流程表示出来；题尾主要是根据生产过程或化学实验中涉及到的化学知识设制成系列问题.化学工艺流程题的基本结构与模型如图3所示.

图3

三、初中化学工艺流程题的教学价值导向

1.源于教材、情境真实

化学工艺流程题的命题背景源于教材中的学生熟悉的元素化合物知识与经验.例如：海水制盐、纯碱工业、粗盐的提纯等这类试题源于生产实际，以解决生产中与化学相关的实际问题进行设置，问题情境真实，激发了学生的探索兴趣.同时引导化学课堂要更加注重理论联系实际，学以致用，研究真化学、真问题的新课程要求.

2.内容丰富，综合性强

化学工艺流程题所含内容丰富：涉及初中阶段所学的元素及其化合物性质、实验基本操作、化学用语、质量守恒定律、化学基本反应类型等知识，能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产中有关问题的综合分析能力.例如污水处理、矿物及废渣的综合利用等.

3.关注素养，彰显理念

化学工艺流程题关注生活、生产，使学生在解决问题的同时真切感受化学的实用价值，体验化学即生活的理念；同时，化学工艺流程题倡导资源的合理利用，倡导绿色化学工艺，对培养学生保护生态环境、治理污染、节约利用资源、能源、物质循环使用的绿色发展理念是一个极好的教育素材；另外，作为一种工艺流程则提倡生产效率、体现了设计的科学性、开放性，有利于培养学生的创新精神和实践能力，同时体验化学工艺之美，当然，这对于初中生来讲有一定难度.

四、初中化学工艺流程题的教学策略

1.整体阅读，明确类型

初中流程题大致可分为二类：一种是以“从混合物中分离、提纯某一物质”为目的；另一种是以“利用某些物质制备另一物质”为目的题目类型.通过阅读，明确题型，把握思考的方向.

2.标注信息，梳理脉络

在审题时首先要把原料及目标产品划出或圈出来，这是关键信息，只有在明确目的前提下，再探索工艺流程图中的物质流动、转化路径.在分析过程中涉及的物质(包括原有主要物质及杂质、加入的物质、过量的物质、产生的物质等)及操作方法都要标注在流程图中，同时将除去的物质划去，这样整个流程题的脉络就一目了然.

3.阅读问题，摄取问题信息

使用规范化学用语针对性答题，要充分利用问题中提供的补充信息，完善流程图物质流.同时要注意相关节能、环保、经济成本等实际生产要求.如果生产过程中的物质能与空气中的成分发生作用的话，则要考虑在制备过程中将影响的物质如CO2、H2O等水除去，还要注意防止它们进入装置中；在生产的过程中出现一些像NaHCO3、H2O2、KMnO4、Ca(HCO3)2等受热易分解的物质或者产物，则要注意对反应条件(如温度)的控制.

4.具体案例考点简要分析

例1 (2017·苏州市中考)某工厂产生的烧渣(主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)可用于制备七水合硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)，其工艺流程如图4所示.

图4

查阅资料：

SiO2不溶于水，也不与稀硫酸反应.

(2)为提高“浸取”步骤的反应速率，可采取的具体措施有____(写2条，不考虑“搅拌”和“使用催化剂”).

(3)“还原”步骤的目的是将Fe3+转化为Fe2+，试剂X可用SO2或Fe.

①若试剂X是SO2，转化原理为：

则Y的化学式是 .

②若试剂X是Fe，转化原理为

测得“还原”后溶液的pH明显增大，其原因是 .

分析(1)考查元素化合物知识：根据金属氧化物与酸反应生成盐Fe2(SO4)3和水.

(2)一方面考查对废料的处理：如对样品研磨(或粉碎)、煅烧、酸浸等；另一方面考查与反应相关条件的选择与控制：加快反应速率的措施(温度、浓度或催化剂对速率的影响).本题具体措施可选粉碎、提高温度、提高硫酸浓度等.

(3)①根据质量守恒定律推断化学式.

②根据流程中物质转化及流动分析：过滤后的滤液中的溶质有：加入的Fe2(SO4)3、FeSO4及过量的H2SO4,加入的Fe与酸性物质反应，使反应后溶液的酸性明显变弱，pH明显增大.其中Fe既除去了杂质又调节了溶液的pH.

点评这是一道典型的利用废渣冶炼金属的流程题，既考查了化合物的性质和转化知识又考查了反应相关条件的选择与控制；既考查了实验操作又体现了重要的质量守恒定律，内容丰富，能力综合.

例2 (2015年无锡市中考)工业上以高纯度的二氧化锰为原料制备高锰酸钾的主要流程如图5所示.

已知相关物质的溶解度(20℃)见表1：

表1

(1)KMnO4中锰元素的化合价为 ．

(2)操作Ⅰ的名称是 ,“干燥”过程中温度不宜过高的原因是 (用化学方程式表示).

(3)“通CO2酸化”，反应的化学方程式为：

若用稀H2SO4酸化，反应的化学方程式为：

2KMnO4+MnO2↓+2K2SO4+2H2O

工业上不采用稀H2SO4酸化的原因是 .

(4)电解法也可以实现由向K2MnO4向KMnO4的转化，反应的化学方程式为：

与“通CO2酸化”相比，其优点是 .

分析(1)根据在化合物中正负化合价代数和为零来解答.

(2)根据分离混合物的方法以及高锰酸钾受热易分解来分析；

(3)根据物质的溶解度来分析：

由溶解度表可知，在相同条件下，碳酸钾的溶解度远远大于高锰酸钾的溶解度，所以可采用浓缩结晶的方法加以分离；而相同条件下，硫酸钾和高锰酸钾的溶解度都比较小，无法采用浓缩结晶的方法加以分离.

(4)根据反应的产物来分析：

电解法的产物之一是氢氧化钾，生成的氢氧化钾可以循环使用.

本题考点：物质的相互转化和制备；过滤的原理、方法及其应用；有关元素化合价的计算；物质的循环使用.

点评本题是利用常见物质制备另一种物质的工艺流程题，考查学生对工艺流程的理解、阅读获取信息能力、工艺条件的控制等，利用溶解度知识，对于工艺方案的选择与判断有一定难度，是对所学知识的综合运用与能力的考查，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识、信息进行解决问题的能力.

五、初中工艺流程题教学的几点建议

1.初中工艺流程题教学一般在中考专题复习时进行.

2.初中工艺流程题教学不能随意拔高难度.

3.要善于从初中教材中挖掘素材.

目前，初中阶段常规工艺流程题从原料(资源)角度看，大致可以归纳成几种：以水为原料的工艺流程题(如海水制盐、氯碱工业、粗盐的提纯、海水提镁、自来水的净化等)；以石灰石及金属矿石等为原料的转化工艺流程题(如碳酸钙的制备、金属的冶炼等)；

以工业废水、固体废渣等为原料的回收利用工艺流程题(污水处理、废渣的综合利用等)；利用某些化工原料制备另一物质的工艺流程题(涉及新材料等内容).

总之，在平时化学课堂教学中，不仅要注重双基教学，同时要帮助学生构建好初中化学知识网络，还要加强学法指导，使学生在学习中不断总结，归纳常见流程题解法，便可举一反三，迎刃而解.

参考文献：

[1]刘全明.化学工艺流程题的结构、特点分类与解法[J].化学教学,2010(3)：35-36.

[2]丁亚兵.透视流程结构，归纳解题思路[J].新高考高三理化生,2011(2)：40-41.