专题整合 寻找规律 抓住“三基” 提升素养

张燕静

摘要： 为适应新高考要求，改变按课本顺序回顾整理知识点的“炒冷饭”方式，通过主题式复习整合教学内容，寻找过程规律，抓住基础知识、基本过程和化工生产基本原则（三基），突出重点，促进知识的多向联系，优化学生的认知结构，提升思维和解决问题的能力、培育学生核心素养，取得良好效果。

关键词： 新高考;主题式复习;化工生产专题;三基思想;海水综合利用

文章编号： 10056629（2018）3005705 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

化学工业对于国计民生具有无可替代的重要作用，中学化学中有关化学工业内容的教学，不但能使学生了解化学知识的工业应用，对学生进行技术教育、培养实践能力，而且在养育“开发利用自然资源造福人民、服务社会”以及“保护人类生活、生存环境”等观念、养成社会责任心和创新创业精神等方面，可以作为有效的载体使学生受到生动的教育。因此，化工内容一直是中学化学中的重要部分，也是高考中常常出现的题材。这类试题涉及化学反应、化学平衡原理、溶解平衡理论、电离平衡理论、水解理论、电化学原理、物质制备和分离、化学实验、绿色化学，甚至物质结构理论的应用以及读图析图等信息提取和处理能力、分析解决生产实际问题的能力以及知识迁移能力，因此，化工内容一直是学生学习的难点。《上海市高中化学学科教学基本要求（试验）》规定化工生产为6个专题，若按常规逐一地进行专题复习，用时多，效果差，很难适应新高考的要求。在这个背景下，用主题方式复习化工生产内容，着重整合内容，寻找规律，抓住基础知识、基本过程和化工生产基本原则这“三基”，不但可以突出重点，获得“提升能力、培育核心素养”的效果，而且用时少、学生的学习积极性高，能较好地适应新高考的一系列新变化。

下面以“海水的综合利用”为例介绍基于主题的高三化工生产专题复习教学。

1 设计思路

提溴提碘是高一化学“开发海水中的卤素资源”一章的内容，知识起点比较低，但包含了化工生产的基本方法和所需的化学基础知识。“海水的综合利用”专题应该在学生自行复习的基础上，着重引导学生整合海水晒盐、氯碱工业、提溴提碘工业等知识，通过探索过程规律，实现知识的深化、能力的提升、观念的强化。在学生自主复习的基础上提升，在提升中復习，使提升与复习融合，避免单调乏味的简单重复，提高复习的效率。

教学流程见图1。

图1 教学流程

2 教学过程

投影： 蓝色的海洋。

讲述： 浩瀚的海洋号称“蓝色的聚宝盆”，从海面到海底，蕴藏着种类繁多、数量巨大的生物资源、化学资源、矿产资源、动力资源、空间资源等，形成一个独特的资源领域。这节课我们主要复习跟海水化学资源利用有关的内容（蓝色的海洋画面上叠加课题名称“化工生产专题复习： 海水的综合利用”）。

投影： 见表1。

讲述：

海水中有许多宝贵的化学资源。

人类利用海洋化学资源大体上经历了海水晒盐、氯碱工业、海水提溴、提镁、提钾、海水淡化等阶段。

投影： 见图2。

图2 人类利用海水化学资源的发展简史

讲述： 我们已经学过一些跟海水化学资源利用有关的知识，课前同学们也初步复习了这些知识，这节课我们主要关注几个海水化学资源利用过程有哪些相同或相似之处，找找有没有规律性的东西。

2.1 海水晒盐

发问：“海水晒盐”的原料是什么？基本工艺是什么？主要产物是什么？（学生回答）

投影： 见图3。

图3 海水晒盐流程

发问： 粗盐含有较多杂质，是哪些杂质？能不能直接食用或者电解？怎样进行精制？这里利用了氯化钠的什么性质特点？（学生回答）

投影： 见图4。

图4 粗盐精制流程

提问： 请解读粗盐提纯的过程。

（学生分析粗盐提纯的过程）

追问1：

沉淀剂为什么要过量？

沉淀剂的添加顺序有要求吗？

生成的沉淀成分是什么？

追问2：

加盐酸的目的是什么？

蒸发的目的是什么？

追问3：

为什么蒸发可以得到大量固体？

蒸发到什么程度为止？

2.2 氯碱工业

投影： 上海氯碱总厂鸟瞰。

讲述： 应用物质分离原理提纯粗盐，得到的精盐可以作为氯碱工业的原料。请同学们分析氯碱工业的流程。

投影： 氯碱工业基本流程（见图5）。

图5 氯碱工业基本流程

提问： （1） 电解的产物有哪些？书写氯碱工业主反应的化学方程式。

（2） 脱盐的目的是什么？为什么脱盐时要冷却？

（3） 为什么要循环利用原料？是怎样循环利用原料的？

（学生分析氯碱工业流程，理解脱盐目的、冷却脱盐原理、原料循环利用目的）

（4） 从海水中制得碱要经过哪些阶段？

（原料准备处理、化学反应、加工提取产品3个基本阶段）

投影： 见图6。

图6 海水中制碱的步骤

讲述： 提高原料的利用率是化工生产中的基本原则之一。

2.3 工业提溴

投影： 海水提溴场景。

讲述： 提取了食盐的海水通常叫“卤水”，里面还含有大量的微量元素，有“海洋元素”之称的“溴”元素主要就是从卤水中提取得到的。

投影： 见表2。

发问： 这是空气吹出碱液吸收法过程，请问：

（1） 热空气吹出的溴为什么还要用碱液吸收、把溴变成离子，然后再酸化、蒸馏呢？

能写出溴与碳酸钠反应的化学方程式吗？

（2） 蒸馏时的温度不能太高也不能太低，一般控制在80～90℃，是何道理？（提示： 溴的沸点是58.5℃）

化工生產流程往往不是唯一的。例如，热空气吹出的溴蒸气还可以用酸吸收法，即用二氧化硫来吸收。

（3） 这时流程如何改变呢？同学们能不能把后面的流程补画完整？

（4） 溴元素跟二氧化硫发生什么作用？生成什么物质？这时溴元素以什么形式存在？最后怎么得到单质溴？应该怎么处理？用什么来氧化？（生成硫酸和氢溴酸。用氯气进行二次氧化）

说明： 接下来的流程跟碱吸收法是一样的，通过蒸馏，最后得到溴的单质。

目前，我国90%以上的溴用空气吹出酸液吸收法生产，与碱液吸收法相比，吸收液含溴量高30%～40%，水蒸气消耗量低30%左右，耗电量低35%～40%。

原料利用率高、产率高、总能耗低、工艺简单是化工生产的基本原则。

提问： 通过这两种方法的分析，请概括工业提溴的基本步骤。

（原料的准备： 浓缩海水，富集溴;主反应： 氧化反应;产品的提取： 利用物质的性质）

投影： 见图8。

图8 工业提溴步骤

2.4 工业提碘

投影： 海底植物。

讲述： 卤水中也含碘元素，但含碘量比海洋植物如海带、海藻的含碘量低得多，所以工业提碘以海藻、海带为原料。海藻、海带中的碘是以有机化合物形式存在的，它们通常难溶于水，因而不能用水溶法提取。怎么办？一般先把海藻、海带灼烧成灰，把其中的碘转化成易溶于水的无机碘化物。

发问： 下一步怎么办？

我们在实验室中怎样从灰分中提取碘？用什么样的装置？要进行哪些操作？

怎样选择萃取剂？

实际上，工业生产的规模要远远大于实验室制取，有机溶剂萃取分离法只能在实验室用，不适合于工业生产。工业生产的基本流程如图9所示，请同学们分析工业提碘的过程，写出有关反应的化学方程式。

图9 工业提碘流程

讲述： 含I -的水溶液除了用氧化热空气吹出法生产外，还可以用吸附法或者离子交换法生产。但是，吸附剂的洗脱和离子交换树脂的再生都会产生大量废水，会增加处理成本。必须综合考虑各种因素选择适宜的生产工艺和方法，力求污染少、成本低。

2.5 小结

通过以上化工生产，我们从海水中得到了盐、制得了碱，提取了氯、溴、碘，实现了海水的综合利用。

化工生产是化学科学知识的综合应用的具体实践。对于化工生产，我们要：

（1） 关注它涉及哪些基础知识。请同学们归纳一下化工生产中涉及哪些化学基础知识？

（物质的组成、性质与化学反应原理;物质的分离与提纯方法）

（2） 抓住化工生产过程的基本环节。根据我们这节课复习的“海水的综合利用”专题，我们要抓住生产流程的哪些环节？

（根据原料的成分和资源情况确定原料的选择与预处理;

根据化学反应确定工艺条件与操作;

根据原料成分和反应过程确定产物的分离与加工）

投影： 见图10。

图10 工业生产过程

工艺操作往往跟我们熟悉的实验操作有相似之处，但由于反应物的量大，使得操作复杂了很多，需要考虑的问题也多了很多。复习时要注意它们的异同，关注有关工艺操作跟哪些实验操作相似，又有什么不同。

（3） 了解化工生产过程设计的基本原则。通过“海水的综合利用”专题复习，你们认为应该遵循哪些原则？为什么？

（努力提高生产效率——开发资源，服务国家，满足人类需要;

尽量综合利用，提高原料和能量的利用率，实行联合生产——珍惜资源，降低成本;

减少“三废”排放，尽量避免产生有害物质——保护“青山绿水”，保护人类生存环境）

说到“综合利用、联合生产”，还有几个问题：

（1） 你们能不能画一幅海水“综合利用、联合生产”图，包括海水晒盐、制碱、提溴和提碘？

（2） 对这样的“综合利用、联合生产”方案，你满意吗？还可以增加哪些内容？

对，我们学过“海水提镁”，我们还可以把“海水提镁”也加进“海水综合利用、联合生产图”中。不过，《上海市高中化学学科教学基本要求（试验）》规定化工生产的具体实例以“提溴提碘、合成氨工业、硫酸工业、纯碱工业和石油化工、煤化工”6个教学内容为主。

一开始我们就说到： 海洋是“蓝色的聚宝盆”，海水中有许多宝贵的化学资源。海水的综合利用还大有“文章”可做。例如，海水中含量最大的资源——水的制取就很值得关注，我国的海岸线很长，海岛和沿海地区开发需要大量的淡水。目前，我国的大型海水淡化工程已经达到每天10万立方米规模，无论是用蒸馏法、膜法，还是其他方法，都会使海水中的其他资源成分浓缩，我们是不是也可以在海水的综合利用、联合生产图中加进这个内容？

“海水综合利用、联合生产”是化学知识应用于实际以及化工生产技术发展的一个实例，未来的化学工业一定会向着更经济、更环保的方向努力，未来的技术会不断变化、革新，但不变的是化工生产的基本步骤和基本思想，是化工生产中对化学实验、化学反应原理、物质的性质等知识的综合应用。在接下来的合成氨工业、硫酸工业、纯碱工业中我们将继续学习、理解和丰富这些化工生产的核心知识。

3 结束语

在高三多年的教学实践中，第一次尝试基于主题的高三专题复习，就在课堂教学中收获了预期的效果，得到了同事、同行和学生的肯定。以主题为中心对知识进行整合，将零散的化学知识根据主题相关的内容联系起来，并根据主题不断重复、强化、熟练、完善和提升，让学生在建构知识网络的同时获得对相关主题全面而深入的认识。通过主题式复习教学，改进了传统的高三化学复习模式，改变了按课本顺序“炒冷饭”式的回顾整理知识点方式，通过整合知识，整合教材，促进知识的多向联系，优化学生的认知结构，提高思维和解决问题的能力。

在新高考改革背景下，在有限的课时内，在学生有限的精力下，教师需要不断探索和创新，变以单纯知识为本的复习课为以学生发展为本的复习课，真正体现新高考改革的思想，用化学学科的魅力去影响学生，努力构建学生的学科思维能力。在接下来的高三教学中，继续探索优化专题的模式，研读学科基本要求，精选相关习题，使高三的复习效率更高。

参考文献：

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