高考化学工艺流程题复习策略研究

【摘要】本文解读化学学科必备知识与关键能力的概念，分析广西近三年高考所采用的全国卷中的工艺流程试题，阐述优化高考化学工艺流程题复习的策略，提出引导学生构建知识体系夯实必备知识、以问题驱动培养学生信息获取与加工的能力，以及教会学生总结方法培养模型建构与认知能力等策略。

【关键词】高考化学 必备知识 关键能力 工艺流程题

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2022）05-0138-04

新高考评价体系强调“能力为重、知识为基”，历年高考化学试题也十分注重考查学生所具备的知识与能力。笔者解读知识与能力的相关概念，对广西近三年高考所采用的全国卷的工艺流程题进行统计与评析，并谈谈如何在化学教学中培养必备知识与关键能力，以期优化和改进工艺流程题复习教学。

一、化学学科必备知识与关键能力

化學学科必备知识是学生面对化学问题情境时，能高质量地解决问题所应具备的化学基础知识、基本技能。能力的考查包括必要的基础知识、基本技能，因此学生应注重常考知识点的积累。

化学关键能力既具有学科特性，又具有关键性。鉴于此，笔者将化学关键能力定义为：学生面对化学问题情境时，逐渐具备并用于解决有关化学问题且能起到关键作用的能力。它既是高考评价体系的核心内容，又是培育具有关键能力人才的要求。

二、必备知识和关键能力考查在近三年高考工艺流程题中的体现

（一）重视必备知识的考查，体现基础性和综合性

从考查的知识体系看，工艺流程题涉及的知识范围较广，一些命题还涉及知识点的整合提升，题目难度系数大。但常考的知识点落脚点较低，学生只需将必备知识与题目所给信息整合并加以分析推理，便可顺利解题。

统计显示，广西近三年高考所采用的全国卷中的工艺流程题考查频率较高的必备知识有：元素化合物的性质、氧化还原反应、实验条件的选择与控制、定量计算、陌生情境方程式书写和平衡移动原理。这些高频考点不是孤立考查，而是有机融合，即同一道题涉及多个知识板块，综合性强。

（二）突出关键能力的考查，体现导向性和全面性

1.信息获取与加工能力

工艺流程试题提供了大量看似无规律的化学信息，学生需要快速阅读文本并捕获有用的信息，过滤掉干扰成分，对有价值的信息加工后将其与旧知识相整合，从而建构新知识。化学信息常见的形式有文字信息、图表信息和化学反应信息等。

例1（2020全国Ⅲ卷）27.（节选）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如图1所示工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体（NiSO4·7H2O）：

回答下列问题：

（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是       。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式   。

（2）（3）（4）（5）（6）略。

要回答流程图“碱浸”中NaOH的作用，学生很快提取到“废镍催化剂中含Al及其氧化物”的文字信息，再与已有认知“Al及其氧化物能溶于强碱”相整合，从而得出答案为“溶解Al及其氧化物”。虽说文字信息是直接且容易被接收的信息呈现形式，但有些文字信息较为隐蔽，如题干中的“油脂”，学生若留意不到这个关键信息，就难说出NaOH的第二个作用。因此，审题要仔细、全面，挖掘出关键隐含信息。

例2（2019全国Ⅲ卷）26.（节选）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2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：

（1）（2）略。

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为    ～6之间。

（4）（5）（6）略。

解决这个问题要利用表格中的信息。通过“调pH”除去Fe3+和Al3+，但不能沉淀Mn2+、Mg2+、Zn2+、Ni2+，根据表格中pH范围可知，应将其调节到4.7～6之间。以上信息以数据表格的形式呈现，类似的还有图像信息。学生要想顺利解决这类问题，应多训练读图表的能力，从图表中获取、筛选出关键数据信息，并根据需要进行数据转化。

例3（2021全国甲卷）26.（节选）碘（紫黑色固体，微溶于水）及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：

（1）（2）略。

（3）KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1 mol I2，消耗的KI至少为    mol。I2在KI溶液中可发生反应I2+I-[]I[-3]。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是                  。

欲解释“加入过量KI”的原因，必须要借助已知信息“I2+I-[]I[-3]”，若加入过量KI，则该可逆反应平衡会右移，可防止单质碘析出。在这种情境下，化学反应本身即为关键信息。解决此类问题，要求学生先分析该化学反应的特点，弄清其原理，再与相关知识整合，进而解决问题。

2.证据识别与推理能力

工艺流程试题呈现了一些宏观现象，在问题情境中，学生应快速识别宏观现象并使其转换、形成证据，利用证据对问题的结论做出大胆的假设，再结合题给信息、知识经验进行验证，从而获得结论。

例4（2021全国甲卷）26.（节选）碘（紫黑色固体，微溶于水）及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：

（1）I2的一种制备方法如图3所示：

①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为          ，生成的沉淀与硝酸反应，生成        后可循环使用。

②略。

（2）（3）略。

解答此题时，考生已推导出悬浊液主要成分是AgI，且知道它是一种盐。往悬浊液中加入Fe粉时，学生很快识别到“沉淀”这个宏观现象并以之为证据，结合该证据做出“Fe置换出AgI中的Ag”“Fe与AgI不反应”等假设，再结合流程图中“通入Cl2氧化”以及金属间的置换规律加以验证，从而获得正确的方程式。

3.模型建构与认知能力

工艺流程题题型繁多，命题角度层出不穷，如果没有统一的解题模式，那么复习时就容易陷入题海战术的怪圈。反之，如果学生平时能建构出同类题型的解题思维模型，就能收获多题一解，实现举一反三，轻易突破信息多变题、繁杂抽象题和复杂计算题等。

广西近三年高考所采用的全国卷工艺流程题的统计结果显示，考查频率最高的是陌生情境下方程式的书写，看似情境陌生且解题难度大，实则在题干或问题中提供了宝贵的已知信息，只要学生将关键信息与原有认知相结合，建构出陌生情境下方程式书写的一般思维模型，就能让书写化繁为简。

三、教学启示

（一）构建知识体系，夯实必备知识

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出，知识的结构化是必备知识向学科关键能力转化的关键。化学必备知识零散，不便于记忆和应用，教师可让学生自主归纳知识点：按一定的逻辑关系编排知识点，形成知识网络体系，有序地画出概念关系图。知识体系化能加深对问题本质的理解，使得提取和运用知识也更为便捷有效。工艺流程题常考查元素化合物知识，构建概念关系图可达到轻松复习的目的。

概念关系图是围绕着若干条主线向四周发散的，如“铁及其重要化合物”的典型主线是“铁单质→铁的氧化物→碱→盐”，这几类物质在一定条件下可以相互转化，同时又具有各自独特的化学性质，根据这些逻辑关系逐步补充概念图，使小型概念图成长为中型概念图，最后成为大型概念图，使知识网络体系趋于完善。

（二）问题驱动，培养信息获取与加工能力

欲提升学生的信息获取能力，首先要锻炼他们阅读文字材料的速度，其次是在课堂上放手让学生自主获取、解读和把握信息，最后以真实复杂的文字背景材料开展针对性训练。欲提升学生的信息加工能力，就要引导学生对短时记忆里的信息进行复述，使这些信息得以长时间储存到学生的“信息库”中，以便他们根据需要再次提取或按自己的加工程序进行认知加工。

在教学中，教师可精选与教学目标达成相关的科技前沿、社会热点和生活实例等方面的素材，结合要落实的知识点将素材信息提炼、设计成驱动性问题，激发学生主动分析、解决。

如图4教学案例所示，教师结合“焦化厂工艺流程”的学术文章素材，提炼出三个问题驱动学生思考。学生需要速读、提炼素材并提取有价值的信息，与影响反应速率的外界因素、酸碱反应原理、实验基本操作等核心认知相结合，从而获得解决问题的思路。

（三）总结方法，培养模型建构与认知能力

核心反应是工艺流程题的中心环节，此处通常考查陌生情境下方程式的书写。教师在教学中应引导学生建构解题的一般思维模型，以便收获多题一解，做到举一反三。以下是陌生情境方程式书写的基本流程。

第一步，寻找主要反应物。流程图涉及物质繁多，要追踪参与反应的主要物质，关键是抓住物质转化和元素流向的思维主线，并关注哪一步加入了哪些物质。如图5是流程图中Al、Li、Co等元素的三条流向箭头。

第二步，判断反应类型。学生可以根据反应物的性质或价态变化特点推断反应类型。若反应物1为常见氧化剂、反应物2为常见还原剂，或价态发生改变，则该反应往往属于氧化还原反应;若反应物1为强酸、反应物2为强碱，则该反应可能属于非氧化还原反应。

第三步，推断主要产物。若为氧化还原反应，则可依据“氧化剂被还原、还原剂被氧化”的规律、方程式两边电荷守恒以及题给信息来确定产物;若为非氧化还原反应，则由原子个数守恒以及题给信息来确定产物。例如，2019全国Ⅲ卷第26题第（1）问要求写出“溶浸”中MnO2与MnS反应的方程式，已知MnO2是常见氧化剂，MnS中的S处于最低价态，具有较强的还原性，由此得出MnO2被还原为Mn2+、最低价S被氧化为硫单质。

第四步，配平、补缺项。若反应为氧化还原，则先依据“化合价升降法”确定参与氧化还原的物质的化学计量数，缺项物质通常借助电荷守恒法来推断（常缺H+、OH-或H2O），未参与氧化还原的物质的化学计量数往往采用原子个数守恒法来确定。例如，2019全国Ⅲ卷26题要求书写用NaIO3和NaHSO3制备I2的离子方程式，首先依据“化合价升降法”得到IO[-3]和HSO[-3]的化学计量数分别为2和5，根据方程式两边电荷守恒得知还生成H+，余下物质由原子个数守恒来确定化学计量数。

综上所述，陌生情境方程式书写的流程可用图6的思维模型简要表示。有了这套思维模型，任何情境下的方程式都能迎刃而解。

高考命题方向是高考复习道路上的向导，分析广西近三年高考所采用的全国卷的工艺流程题以及教学实践表明，通过构建知识体系来夯实必备知识、运用有效策略来培养关键能力是工艺流程专题复习的有效途径。

参考文献

[1]江合佩.高考化学学科关键能力考查及教学启示[J].中国考试，2019（2）.

[2]曾兵芳，韦佳.新课程高考化学工艺流程试题的特点与启示[J].考试与招生，2012（7）.

注：本文系南宁市教育科学“十三五”规划立项课题“基于高中化学关键问题解决和关键能力培养的高考研究”（2019C694）的研究成果。

作者简介：刘冬乔（1986— ），江西永新人，硕士研究生，教育硕士，一级教师，研究方向为中学化学課程改革。