抓住关键，找准角度，构建模型，规范解答——解答高考化学工艺流程试题的策略分析

陕西

化学工艺流程试题作为全国高考化学试卷中的必考题型，虽然能很好地考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力及分析和解决化学问题的能力，但是得分率一直较低。鉴于此，本文着力探讨了有效快速解决化学工艺流程题的解题策略——抓住关键，找准角度，构建模型，规范解答，并从四个维度提出了高考复习备考及教学启示，以期提高复习备考效率，提高学生得分率。

一、问题的提出

2017年修订后的高考化学学科《普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明》(以下简称《考试说明》)中删去“化学与技术”模块后，导致理综卷“化学与技术”模块涉及的以元素及其化合物为载体考查化学技术的工艺流程试题转移到了非选择题部分的工艺流程题中，使化学工艺流程试题成为全国卷中一类极具化学学科特色和彰显化学学科价值的高考必考试题，非常好地体现了《普通高中化学课程标准》(2017年版)和《考试说明》的要求。但是从学生答题情况来看，全国卷中化学工艺流程题的得分率一直不高，仅仅为30%左右。究其原因，主要表现为两点：一是试题本身的特点，化学工艺流程题将化工物质的生产流程和最新科技成果及环境保护等真实的素材进行简化并移植到高考试题中，注重考查学生的化学实验操作能力、获取信息和加工信息的能力、综合运用化学知识解决实际问题的能力，其取材真实广泛、信息融合呈现、设问角度灵活、思维要求较高，导致学生“谈题色变”，认为这是高考化学中难以翻越的“珠峰”；二是学生自身的问题，学生一心只读圣贤书，不仅缺乏实际参观、实践操作的机会，更是缺乏科学系统的有关化学工艺流程试题的分析方法、解题技巧，往往通过题海战术来试图穷尽此类试题所有可能的设问方式或盲目应对，花费了大量的时间和精力，却收效甚微。因此，笔者认为有必要探讨有效快速解答化学工艺流程题的策略，以期提高复习备考效率，提高学生得分率。

二、解答化学工艺流程题的策略——抓住关键，找准角度，构建模型，规范解答

1.全盘分析——通读试题，弄清目的，解决“干什么”

近年来，化学工艺流程题考查的主要内容虽然是“新瓶盛旧酒，换汤不换药”，但是考查形式却更加灵活，设计问题更是“巧立名目”，真可谓是“项庄舞剑，意在沛公”。学生如果不明就里，在没有弄清楚试题考什么的情况下就匆匆落笔去做题，很可能就会跟着流程图中的“某个信息”的“感觉走”，最终离题万里，所答非所问。这就对帮助学生学会解决此类问题的“引路人”——教师提出了要求，在平时的复习备考过程中，教师要有意识、有步骤地训练学生全盘分析试题的良好习惯和必备能力，要求学生拿到试题时，切勿急于攻克题设中的问题，一定要按“题头、题干和题设”的顺序，仔细认真地通读试题，从宏观上整体把握试题，提炼出流程图中的两条主线(如图1所示)：一是反应线，即物质之间的转变关系；二是操作线，即物质变化时所需的化学实验操作。以便弄清化学工艺流程的主要目的，实现对整个工艺流程的全盘分析。此时，更要提醒学生注意：千万不要被极个别看不懂的细小环节蒙住了自己的一双慧眼，此时不必将每个环节的原理都搞清楚，也不必将每个物质都一一推出。

图1 全盘分析整个流程图

2.局部分析——抓住关键，找准角度，解决“怎么做”

通过全盘分析弄清化学工艺流程图的主要目的之后，教师就要指导学生如何从局部出发，按题设中的问题要求，仔细分析、研究化学工艺流程中与问题相关的局部过程，有针对性地解决题设中提出的每一个问题。此时，学生往往会纠缠于“任谁都看不懂”的“化工术语”，严重阻碍对试题的有效解答。为了让学生掌握有效快速的解题策略，不受这些“化工术语”的干扰，教师就要对学生进行有针对性、有步骤的思维顺序和方法的训练。

(1)排除干扰，顺藤摸瓜

解答化学工艺流程题时，教师一定要引导学生做到两个明确：①排除无关“化工术语”的干扰：要让学生明确地认识到，对于一点儿都看不明白的“化工术语”，通常是为了使整个化学工艺流程结构完整“不得已而为之”，往往在题设的问题中没有涉及或者不影响答题，这时一定要大胆地跳过，继续跟着流程往下一步看，此时关注的焦点、重点应是其产物，综合该“化工术语”之前与之后相关流程中的有效信息来合理地“圆”这个空缺。②发挥问题导向的作用：化学工艺流程试题题设中的问题设置顺序通常与流程图的流程顺序是一致的，且一个问题对应流程图的一个或依次相连的若干个环节，做题时只需找到所需回答的问题与流程图中相关信息的一一对应关系，“顺藤摸瓜”就可以有效解决相关问题。

(2)抓住关键，找准角度

为了有效快速地解决化学工艺流程题，教师要指导、训练学生掌握局部分析试题的策略。

①抓住关键词，即抓住问题与流程图中“一一对应”的关键词，具体可依据题设中的问题从前到后，按以下四个阶段顺次寻找、分析关键词：开始阶段——研磨(或粉碎)、灼烧(或焙烧、煅烧)、浸出(水浸、酸浸、碱洗)、搅拌，中间阶段——氧化(或还原)、除杂(加入合适或过量的沉淀剂、调控溶液的pH或范围、控制反应温度、加入保护气)，结束阶段——结晶与过滤、洗涤与干燥、脱水或煅烧，后续阶段——物质滴定计算、转化率或产率的计算。

②找准角度，即找准解答问题的“角度”，通常从以下五个角度来分析并解答问题：基本理论(氧化还原反应、化学平衡、盐类水解、电化学)，控制反应条件(温度、催化剂、压强、原料配比、调节溶液的pH、选择溶剂、除杂、产品分离)，绿色化学(循环操作、环境保护、原子经济)，经济角度(原料的利用率高、提高产物的产率或产量、降低能耗)，安全生产(防止污染、爆炸、中毒等)。学生按照以上思维顺序和方法对试题进行局部分析，便能很快采集到所需解答问题的相关信息、反应原理及相应的操作目的，题设中的问题也就自然得到有效解决。

3.完成问答——构建模型，规范答题，解决“怎么写”

如果说学会准确获取有用信息是拿高分的基础，那么，学会运用信息构建答案就是拿高分的关键了。为了让学生能将答案写到“得分点”上，在平时的复习过程中，教师必须对学生进行针对性、有步骤的答题“技巧”、答题“套路”和答题“模板”训练。

(1)跳跃思维，善用信息，各个击破，追求效益

化学工艺流程题一般是拼盘式设置问题，前后问题通常是孤立的，问题间的联系并不是特别大，前一问未作答，往往不会影响后面问题的作答。因此，在解答时，对于不会解答的问题可大胆地跳过去，继续解答后面的问题，争取做到能读懂的部分不丢分。对于之前未解决的问题，回过头来还是带着问题看信息来寻找答案。总之，要“善用信息，各个击破”，追求高考得分最大化。

(2)构建模型，规范答题，看清要求，不“改”题

弯尺是画不出直线的，为了达到“规范答题”，要求学生平时做题时，必须做到以下三点：

①不要急于书写答案，而是要先认真想一想：设问什么——答题角度，要有什么——信息储备，该怎么写——答案建模；

②要注意积累各类实验操作的固定答题模式，明确答题的规与矩；

③注重训练文字、化学用语表达的准确性、严密性、科学性，力求做到答案层次分明，因果清晰。

【案例】已知：Ni与浓、稀HNO3都能反应。请问：溶解Ni时，若选用浓HNO3，优点是什么？若选用稀HNO3，优点是什么？

【分析】这是一个典型的比较题，教师可从以下三个角度引导学生构建答题模式。

通过构建答题模型，有利于学生全面分析并合理解答问题，做到尽量少失分或不失分。在此基础上引导学生认识到，评价或比较实验方案要从多个角度全面分析：

①反应物种类多还是少？易得吗？对环境有污染吗？

②产物种类多还是少？影响目标产物的分离和提纯吗？

③反应条件苛刻吗？

④仪器、设备要求高吗？

⑤工艺流程、实验步骤多还是少？

分析每年各省高考评卷大数据，发现学生的简述能力较差，犯下各种各样的“无心之过”，归结起来，主要表现在四个方面：

①答非所问——审题不清，抓不住关键字词句，过滤掉答题要求，甚至指鹿为马；

②不遵守学科规范——不用化学原理分析，语言描述太随意，不会使用学科语言；

③基本功欠缺——乱用化学用语表述，书写极为不规范；

④答题毛糙——丢三落四，比如容量瓶不指明规格，物理量漏写计量单位，电子式遗漏孤对电子，方程式未配平、漏写反应条件、沉淀气体符号等。

这就要求教师在平时模考中要训练学生做到以下三点：

①看清题目要求，按试题要求认真答题，不改题；

②看准问题方向，用化学原理分析，用学科语言去表达；

③用正确的化学语言规范、准确、完整作答。例如：对于方程式的书写，一方面要注意“化学方程式、离子方程式、热化学方程式、电池反应式、电极反应式”的区别；另一方面要做到，正确书写反应物、产物的分子式或离子符号，配平方程式，用好等号、箭头或可逆符号，标明气体、沉淀、物质的三态、水溶液等符号。

三、典例分析

(2019·全国卷Ⅲ·26)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9

(1)“滤渣1”含有S和____________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：____________________

____________________。

(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是____________________

____________________。

(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。

(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是________。

(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是____________________

____________________。

(6)写出“沉锰”的离子方程式:___________________。

(2)将Fe2+氧化为Fe3+

(3)4.7

(4)NiS和ZnS

【试题分析】

1.全盘分析

整个流程从天然二氧化锰粉与硫化锰矿出发，通过四步依次除去硫、硅、铁、铝、锌、镍、镁七种杂质元素，最后得到高纯硫酸锰。

2.局部分析

以问题为导向，按问题和流程图顺序一一对应关系，顺藤摸瓜，找准角度，逐个分析，解决问题。

(1)关键词：(酸)溶浸、氧化

角度：氧化还原反应

问题：①“滤渣1”的成分是什么？

根据学生已学知识，Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在，SiO2与硫酸不反应，所以滤渣1中除了S还有SiO2。

②二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式？

反应物是什么？

依据流程信息，天然二氧化锰粉与硫化锰矿中加入硫酸，可知反应物为MnO2、MnS和H2SO4。

生成物是什么?

依据题设⑴中信息可知，“滤渣1”含有S，工艺目的为制取高纯硫酸锰，锰元素转化为Mn2+。综上可知，生成物中有MnSO4和S。

(2)关键词：氧化

角度：氧化还原反应

问题：用适量MnO2氧化除杂的目的是除去什么呢？

MnO2作为氧化剂，使溶浸时未反应完的MnS反应完全，且使溶液中Fe2+氧化为Fe3+。

(3)关键词：除杂1

角度：调节溶液pH

问题：加入氨水，调节溶液pH范围除去Fe3+和Al3+。

由表中数据可知，当pH≥4.7时，Fe3+和Al3+沉淀完全，所以应调节溶液的pH范围在4.7～6之间。

(4)关键词：除杂2

角度：复分解反应

问题：如何除去Zn2+和Ni2+？

根据流程信息可知，加入Na2S是为了除去Zn2+和Ni2+，所以滤渣3是ZnS和NiS。

(5)关键词：除杂3

角度：复分解反应、电离平衡、沉淀溶解平衡

问题：①如何除去Mg2+？

根据流程信息可知，加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2+。

②溶液酸度过高，为什么Mg2+沉淀不完全？

(6)关键词：沉锰

角度：复分解反应

问题：反应物是什么？

生成物是什么？

根据流程信息可知，MnCO3。

(7)关键词：化学式

角度：各元素化合价代数和为零

问题：化学式中Mn原子的个数？

由化合物中各元素化合价代数和为零可得，1+2x+3y+4z=6。

3.完成问答

四、高考复习备考教学启示

1.思想上高度重视

化学工艺流程试题作为一种能充分体现化学学科与日常生活、生产、社会紧密联系的试题，为了能综合考查学生应用化学知识、化学思想、化学方法解决实际问题的关键能力和必备品格提供了有力的抓手，其重要性只能逐年增加，考试内容将会更加注重实验探究和创新意识。因此，教师要从思想上高度重视，引导学生扎实做透化学工艺流程题的复习备考过程。

2.日常教学抓基础

化学工艺流程试题不管怎样变化，考试的内容仍是“新瓶盛旧酒”，仍在学生的认知范围内，解决问题的方法还是万变不离其宗，即扎实的化学基本功是熟练解答化学工艺流程题的前提。因此，笔者要提醒各位化学教师，作为一线教育工作者的我们，在日常教学中，首先要有意识地坚持帮助学生挖掘身边的与生活、生产实际相关的化学现象、事实、问题，指导学生对这些现象、事实、问题进行思考、联系，引导学生试图用所学化学知识去分析、解释和表达，真正做到学以致用。其次，一定要加强对反应原理及其本质的复习，让学生学会应用反应原理解释化学现象、事实、问题，学会将二者有机地融会贯通，这样在考试时，学生一看到题目，心中必然就有了解决问题的思路和依据。纵观历年高考化学试题，反应原理知识已融入到化学考试的各个题型中，学生只有深入地理解了反应原理，才能在考试中以不变应万变，也才能做到任何题目都心中有数。最后，还要有意识地强化学生对基本化学知识和操作技能的掌握和积累，重视利用信息解决实际问题能力的训练，提高学生对试题的整体把握能力。

3.专题训练提能力

为了进一步提高学生的解题能力，在高考化学一轮复习中，教师一定要加强对学生进行化学工艺流程试题的专项训练，反复引导学生解答化学工艺流程题时，抓住关键，有效提取信息；找准角度，高效解决问题；构建模型，规范解答问题，根据学生常出现的易错点，灵活、针对地选用相关试题。有目的的从多个角度强化训练学生，不仅能提高学生的解题能力，还能提高学生的考场应变能力。

4.教学诊断提效率

为了有效减少学生的易错点，一方面，教师要认真分析学生答题出现的错误，在充分了解学生错误根源的基础上，有针对性地开展教学活动，不断纠正学生时不时出现的易错点。另一方面，还要让学生对自己每一次出现的错误进行归纳、对比、分析、总结，及时纠正易错点，不断完成知识的内化，一定要做到同样或类似的问题再出现时不会再犯错，以此来提高学生答题的准确率。

成功贵在坚持，相信，经过一段时间坚持不懈地训练，学生定能突破解答化学工艺流程类试题的“瓶颈”，把握好分析该类试题的“套路”，并将答案写到“得分点”上，在高考这一人生关键竞技场上稳操胜券。