化工流程题中的学科核心素养之浅议

张凤英

摘要：化工流程题完美诠释了新课程对高中化学知识与工业生产的融合并使化学教育能为工业生产服务的理念。学生在对化工流程题进行解答的时候，其化学核心素养便能完全呈现。

关键词：化工流程题;化学核心素养

近几年的高考题中，化工流程题以其独特的价值导向成为高考题中的“后起之秀”。 化工流程题以现代化工生产或模拟化工生产流程，联系化工生产中的成本、反应条件、产品纯度、环境保护问题，考查学生接受整合信息，运用化学原理知识、化学实验技能等分析解决化工生产中的实际问题的能力。化工流程题可涵盖所有重要的化学知识与技能，注重综合考查学生的各种能力，充分体现了化学教育的目的，增强了高考命题中对学生化学核心素养的正确评价，同时促进传统的“应试教育”向“能力教育” 转化。

关注“核心素养”的培育是目前世界各国基础教育理论研究和实践变革的重大趋势【1】。我国教育部将“核心素养”定义为：学生应具备的能够适应终身发展需要的必备品格和关键能力【2】。高中学生的化学核心素养可表示为：化学核心素养=化学知识+化学能力+化学方法+化学思维+化学情感。

高考中的化工流程题不仅考查学生对化学知识的掌握，更是考查学生对物质的制备、检验、分离及提纯等基本实验原理在化工生产中的实际运用能力。化工流程题完美诠释了新课程对高中化学知识与工业生产的融合并使化学教育能为工业生产服务的理念。学生在对化工流程题进行解答的时候，其化学核心素养便能完全呈现。

化工流程题既能考查学生的化学核心素养，又对学生的化学核心素养的形成有促进作用，具體可从以下几方面体现：

一、考查学生的信息获取整合能力

化工流程题将化工生产流程简化后用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识巧设疑问，与传统无机框图题相比更显独特新颖，但因其信息量大、情境陌生、选材新颖、综合性强，常使学生感觉无从下手。

例1：（湖南2017届高三·十三校联考第二次理综考试）氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl是难溶于醇和水的白色固体，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化，在碱性条件下CuCl易转化为Cu2O。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下图1：

（5）准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其溶于某Cl-浓度较大的溶液中，待样品完全溶解后，配制250ml的溶液，从其中取出25ml溶液，加入适量稀硫酸，用amol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点（假设该过程中失电子的只有Cu元素），消耗K2Cr2O7溶液bml，反应中Cr2O72-被还原为Cr3+，样品中CuCl的质量分数为 。

（6）电解法也是获得CuCl的一种重要途径，现以铜作阳极，石墨作阴极，NaCl溶液为电解质电解，也可以获得CuCl，写出阳极反应方程式 。电解一段时间后，溶液中可能产生的现象： 。

此题即为一个典型的化工流程题，而题目所给的信息非常多，学生读题时应细品，答题时要善于分析其中有用的信息并进行整合。如题目中的原料主要是Cu单质，而最终产物为CuCl，则反应中肯定涉及氧化还原反应，步骤①中酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜中的Cu生成Cu2+，过滤后在步骤③中，加入亚硫酸铵及氯化铵，发生氧化还原反应才可生成CuCl;第（3）问的问题则要注意题目提供的CuCl可溶于氯离子浓度较大的体系，同时Cu+易被氧化，盐酸含有较多的Cl-，硝酸有强氧化性，故采用的酸应为硫酸;问题（4）中用乙醇洗涤产品则要注意题目中提到的CuCl是难溶于醇和水的白色固体且在潮湿空气中易水解氧化的信息，故利用乙醇挥发的特点可除去产品表面的水分，同时可防止其水解;问题（6）第二问的答案实际也隐藏在题给的信息中，CuCl是难溶于水的白色固体，在碱性条件下CuCl易转化为Cu2O，电解NaCl溶液时阳极铜失电子成为Cu+，同时阴极放出H2会使溶液呈碱性，故首先生成白色的CuCl沉淀，之后在碱性条件下CuCl转化为Cu2O。

这道题的知识难度不大，但充分考查了学生的化学核心素养之从繁杂的文字中获取信息并整合运用的能力。学以致用，才是教育的目的。

二、启迪学生的化学知识迁移应用的思维

学生对单纯的化学知识的记忆较易，但高考化工流程题中更注重考查学生对

化学知识的迁移应用。

例2：（2017届湖北省黄冈市高三3月质量检测）新型锂电池正极材料锰酸

锂（LiMn2O4）有望取代广泛使用的LiCoO2 ，工业上用某软锰矿（主要成分为MnO2，同时含有少量铁、铝及硅等的氧化物）为原料制备锰酸锂的流程如下图2：

有关物质的溶度积常数：

此题中第（1）问中，实为考查氧化还原反应中元素化合价的变化，在平时的学习中学生都知道Fe3O4中铁元素的化合价为+2、+3价的组合，此时有学生推导反应LiMn2O4+e-+Li+= Li2Mn2O4中，LiMn2O4中Mn元素的化合价为+3.5价，但又心存疑虑，此时将Fe3O4中铁元素的化合价知识进行迁移类推，便很容易推出Mn的化合价为+3、+4价了;第（3）问为上述流程中电解MnSO4溶液沉积得到MnO2，由流程可知，锰离子生成二氧化锰，反应式为Mn2+-2e-+2H2O == MnO2 +4H+，锰元素的化合价升高，Mn2+失电子，便能推出硫酸锰溶液应在阳极室，硫酸钠溶液应在阴极室。

此道化工流程题考查了学生对氧化还原反应及电解原理知识的迁移运用能力，启迪了学生的化学思维，也是化学核心素养的呈现。

三、激发学生的实验探究和创新意识

化工流程题中原料的加工、反应条件的控制、产品的加工处理都与学生所学的实验原理相联系，学生运用化学原理、实验技能等分析解决化工生产中的实际问题也是化学核心素养的要求。

例3、卤块的主要成分是MgCl2，此外还含有Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。以卤块为原料可制得轻质氧化镁，工艺流程如下图4：

若要求产品尽量不含杂质，而且生产成本较低，据以下资料表1、表2：

已知：Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化为Fe3+，生成Fe（OH）3沉淀除去，填写空白：

（1）、为了加速卤块的溶解，我们可以选择哪些方法 。

（2）、在步骤②中加入的试剂X，最佳的选择是 ，其作用是 ;

（3）、在步骤③中加入的试剂Y应是 ， 之所以要控制pH=9.8的目的是 。

（4）、在步骤④中加入的试剂Z应是 ;

此题第（1）问中加速原料卤块的溶解，很多学生想到了升温、粉碎，但其实搅拌也是一种可行的方法;问题（3）中试剂Y是为了让除Mg2+之外的其他离子沉淀，故应选择NaOH 并将pH控制在9.8;问题（4）Z的选择是为了让Mg2+沉淀并为之后产生CO2作铺垫，故要选择Na2CO3，步骤⑤中加水煮沸产生的CO2气体对步骤⑥中获得密度小的轻质氧化镁的作用是什么，问题环环相扣，这与平时实验室所做的一些验证实验是不一样的，是能解决化工生产需要的实际操作，能达到激发学生的探究精神和創新意识的目的，这也是化学核心素养的目的之一。

四、增强学生的环境意识与社会责任

化学为人类文明作出了巨大的贡献，但化工却一度成为破坏环境、造成污染的代名词，化工流程题中很多设计从废渣、废液中提取有用物质，如从含Co3O 4、Al、Si、Li2O、Fe2O3的废料中提纯电子级钴用于半导体工业、用废铁屑生产硫酸亚铁铵、废玻璃粉末中回收铈、电镀废液中提取铬等，题目中所设计的问题也基本围绕原料的利用、核心反应、产品的回收和综合利用展开，考虑环境污染问题、原子的经济性、节约能源、原料的再生性、工艺的安全性等等。化工流程题大多有意识地考查学生如何在进行化工生产时最大程度地减少对环境造成的影响，使学生坚持绿色化学的理念，建立环境保护意识，承担起社会责任，这也是化学核心素养的导向。

化学核心素养中的“素养”二字意有养成教育，积微成著。化工流程题虽然只是高考题中的一个题型，但却能指导化学核心素养的导向，目前的学校教育仍会以高考为目标，化工流程题向考查学生能力，提升学生化学核心素养方向引导，必然会让教育转变观念，改革教学的方法和过程，以达到提升学生核心素养的目标，真正体现化学课程的价值。

参考文献：

【1】刘江田：化学核心素养及其在高考试题占的体现.中学化学教学参考，2017（1～2）：54～55

【2】陈廷俊：发展学生核心素养的教学实践与思考.中学化学教学参考，2017（1～2）：5～7