對化工流程圖題的幾點思考的教育論文

　　摘要：

　　文章針對高考新題型“化工流程圖”題從起源、題目結構、演變過程和解題方法做了一些研究和思考，并對在教學中如何突破這類題型提出一些想法和建議。

　　關鍵詞：

　　化工流程圖；演變；解題方法；突破策略

　　以“化工流程”為背景的“化工流程圖”題型自從在２００５年的廣東、上海市的高考題中首次亮相后，近幾年來，在新課改地區的高考新題型［１］中頻頻出現，并且不斷的發展完善，引起了高中化學教師的高度關注，筆者也就此做了些研究和思考。

　　一、化工流程圖的上榜理由

　　筆者認為這類題目之所以備受青睞的原因有二：

　　1、這類試題以真實的工業生產作為背景，陌生度大，起點高，結構新穎，提問靈活，有較好的區分度。且題材多，無法猜題，能較好的體現公平、公正的高考選拔原則。

　　2、這類題型能很好體現課標和《考試說明》中的相關要求。《課程標準》的課程性質中明確指出“高中化學課程應有利于學生形成科學的自然觀和嚴謹求實的科學態度，更深刻地認識科學、技術和社會之間的相互關系，逐步樹立可持續發展的思想。”［２］《２０１０年考試說明》在命題指導思想中要求“重點考查考生的信息獲取與加工……從化學視角分析解決問題和創新思維等能力”，同時在素養和能力要求中提出“

　　3、解決化學問題

　　（１）能夠將與化學相關的實際問題分解，綜合運用相關知識和科學方法，解決生產、生活實際和科學研究中的簡單化學問題的能力。

　　（２）能用正確的化學用語及文字、圖表、模型、圖形等表達化學問題解決的過程和成果，并做出解釋的能力。（3）這些要求在“化工流程圖”題型中都能很好的體現。

　　二、化工流程圖的結構

　　這一類試題往往通過提供文字信息、工業生產流程簡圖、提供圖表和數據設置問題，題型的呈現趨于成熟、統一，形成了相對固定的模式，一般如下：

　　三、化工流程圖題型的演變

　　在研究了化工流程圖的結構后，筆者做了一些比較研究，試圖找出這種題型的發展變化過程，并且建立和某些傳統題型的聯系。

　　１．無機推斷框圖題和實驗流程圖 ｖｓ 化工流程圖

　　題１：２００８年江蘇高考卷１６的無機推斷框圖：

　　題２：２００９年山東理綜卷３０的以孔雀石為原料制ｃｕｓｏ４·５ｈ２ｏ及ｃａｃｏ３的實驗流程：

　　題３：２０１０福建高考卷２４的工業上常用菱鋅礦生產硫酸鋅的生產工藝流程：

　　從題１、題２和題３比較中可以看出，它們都涉及元素化合物的化學反應和推斷，解題思路和方法有相通之處，題３還涉及了分離提純操作，這就提示我們在平時教學中進行題１、題２類傳統題型的訓練時可以滲透化工流程圖的講解。

　　２．考查范圍由點到面，由知識立意到能力立意

　　此類題目的知識考查從最初局部知識的檢測發展到考查范圍幾乎涉及各個化學模塊。問題設計靈活性增強，挖掘深，且撤去臺階，對學生知識掌握和運用要求大大提高。

　　（１）縱向比較題目的設問

　　題１：２００７年山東理綜的３１的設問

　　（１）電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽。離子膜和隔膜均允許通過的分子或離子是 。電解槽中的陽極材料為 。

　　（２）本工藝流程中先后制得ｂｒ２、ｃａｓｏ４和ｍｇ（ｏｈ）２，能否按ｂｒ２、ｍｇ（ｏｈ）２、ｃａｓｏ４的順序制備？，原因是 。

　　（３）溴單質在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳與水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工藝中卻不用四氯化碳，原因是 。

　　題２：２０１０福建高考卷的２４的設問

　　（１）將菱鋅礦研磨成粉的目的是。

　　（２）完成“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：

　　□ｆｅ（ｏｈ）２＋□＿＿＿＿＋□＿＿＿＿＿＝ □ｆｅ（ｏｈ）３＋□ｃｌ－

　　（３）針鐵礦（ｇｏｅｔｈｉｔｅ）是以德國詩人歌德（ｇｏｅｔｈｅ）名字命名的，組成元素是ｆｅ、ｏ和ｈ，化學式量為８９，化學式是。

　　（４）根據下表數據，調節“濾液２”的ｐｈ時，理論上可選用的最大區間為＿＿＿＿＿＿。

　　（５）工業上從“濾液３”制取ｍｇｏ過程中，合適的反應物是（選填序號）。

　　ａ．大理石粉 ｂ．石灰乳

　　ｃ．純堿溶液 ｄ．燒堿溶液

　　（６）“濾液４”之后的操作依次為＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、過濾，洗滌，干燥。

　　（７）分析圖中數據，菱鋅礦粉中ｚｎｃｏ３的質量分數不低于 。

　　題１只考察了常規的３個知識點：氯堿工業中離子交換膜的作用、ｃａ２＋、ｍｇ２＋的沉淀和萃取劑的綠色環保要求。基礎性很強，對分析問題解決能力的要求不高，基本都屬于認知性學習目標中的“理解”層次。

　　而題２卻考察了７個方面的知識：

　　（１）影響反應速率的因素；

　　（２）由所給條件書寫離子方程式；

　　（３）由所給式量和元素分析得化學式；

　　（４）從所給圖表數據中尋找有用信息，判斷控制ｐｈ離子水解沉淀；

　　（５）運用離子反應進行分離提純；

　　（６）運用結晶法進行分離提純；

　　（７）產物的產率計算。

　　其中，（１）、（６）屬于認知性學習目標中的“理解、應用”，（５）屬于認知性學習目標中的“優選”，（２）、（３）屬于認知性學習目標中的“設計、解決”，（４）屬于認知性學習目標中的“評價、優選”，（５）屬于認知性學習目標中的“優選、解決”，（７）屬于認知性學習目標中的“理解、解釋、解決”。可以看出，無論從知識層面的考察還是從能力要求上都大大提高。

　　（２）橫向比較同一類知識點的考察

　　上題２（２０１０福建高考卷２４）中的（４），考查通過控制ｐｈ控制離子水解沉淀。設問中沒有任何暗示和引導，要求學生能自己由圖表數據從兩個方面分析出： ｐｈ＝８時ｚｎ（ｏｈ）２完全沉淀，ｐｈ＝１０．５開始溶解，而ｍｇ（ｏｈ）２在ｐｈ＝１０．４的時候開始沉淀，為了使ｚｎ（ｏｈ）２能完全析出而不影響ｍｇ（ｏｈ）２，溶液的酸堿度控制在８．０≤ｐｈ≤１０．４的范圍。

　　而此類知識的考察在２００６年上海市高考２７的（２）中是這樣設問的：

　　（２）進行ⅰ操作時，控制溶液ｐｈ＝７～８（有關氫氧化物沉淀的ｐｈ見下表）

　　ｃａ（ｏｈ）２不能過量，若 ｃａ（ｏｈ）２過量可能會導致溶解、 沉淀。

　　此題通過設問“可能會導致 溶解、沉淀”給了學生臺階，指明了解題思考的角度，大大降低了難度。

　　四、化工流程圖的解題方法

　　因為這種題所占比分大，一般高考試卷中會涉及１～２題，２０多分，且信息多，容量大，所以筆者在研究了近５年高考題后，結合不同學生的實際水平歸納了３種方法。

　　１．各個擊破法

　　由于陌生度大，信息量大，題干較長，學生容易被陌生情景和專業術語嚇倒，其實，真正分析你會發現，很多問題都是各自獨立，無連帶效應，一個問題解決不了不會影響下一個問題的解決。而且每題中都有與流程圖無關的問題，可以直接根據已有的知識去完成，如２００９年江蘇高考卷的１６［１］。這樣可以讓中等以下的學生可以節約很多時間去拿基礎題的分數，提高總分。

　　２．就問解題法

　　粗讀試題，了解大致流程，遇到超綱知識或推不出來的物質，可以先放一下，事實上，超綱知識題目中要么有信息提示，要么與解答題目無關，不要過多耗時。然后，去看本題要解決的問題，看清問題后再對照題目精讀流程圖，這一步是有目的、有重點的、帶著問題去仔細研究相關步驟或環節，找出與問題相關的信息，一定要關注題目的每一個字眼，盡量弄懂流程圖，但不必要將每一個物質都推出，問什么推什么，如２０１０江蘇高考卷的１６［１］。經筆者在教學中嘗試，這種方法能讓中等學生在較短時間內可以拿到一題的大部分分數。

　　３．剝絲抽繭，全面分析法

　　這類題目命題本身的意圖就是為了拉差距的，就是考查學生對整道題的理解分析，沒有什么可討巧之處。首先要對比分析生產流程示意圖中的原材料與產品，盡量讀懂工藝流程圖每一步的目的，從對比分析中找出原料與產品之間的關系，前后每一步間的聯系，弄清生產流程過程中原料轉化為產品的基本原理和除雜分離提純產品的化工工藝，然后再結合題設的問題，逐一推敲解答，如２００６年上海市高考題的２７［１］。

　　五、突破“化工流程圖”的教學策略

　　因為此類題目的高要求和高分值，而往往學生在進入高三復習時才能正式接觸，訓練時間短難以達到理想效果，故筆者建議應施行高中３年一體化、分層次分梯度、循序漸進的突破策略。

　　１．建立化工模型概念

　　在高一、高二教學時，就著教材相關內容簡要介紹相應化工流程，并在練習中設計簡單的相關題目，初步建立“化工模型”的概念，可參考選修２《化學與技術》的相關內容，但堅決杜絕一步到位。如，在學習必修１［４］的“３．２ｎａ２ｃｏ３ 和ｎａｈｃｏ３的比較”時可引入侯氏制堿的簡要流程圖并引導學生討論：

　　（１）加料的順序；

　　（２）可循環利用的物質。

　　２．讀圖表、分析數據的能力培養

　　在高一、高二教學時，可借助一些特定教學內容自身的傳統題型，讓學生學會讀圖表、數據并能分析，如，化學平衡圖像分析圖題、元素化合物反應中給圖的定量分析題［４］等等。

　　對于一些教材中本來有一些圖像、圖表，我們要善于利用，改變一些傳統的教學方法，教師少講一些讓學生多看一些，引導學生觀察分析。如，對選修３［４］的第１８頁中的第一電離能變化趨勢圖，我們能否引導學生觀察，由變化趨勢找出同周期、同主族電離能變化規律和異常之處。

　　３．解讀化工生產

　　高三專題復習時，應結合選修２《化學與技術》、選修６《實驗化學》 ，將涉及的知識、方法穿插講解，同時針對化工流程本身的特點進行“化工生產”的專題解讀，消除學生的陌生恐懼感。

　　解讀一 、 化工生產主要解決６方面問題：（１）解決將原料轉化為產品的生產原理；（２）除去所有雜質并分離提純產品；（３）提高產量與產率；（４）減少污染，考慮 “綠色化學”生產；（５）原料的來源既要考慮豐富，還要考慮成本問題，經濟適用；（６）生產設備簡單，生產工藝簡便可行等工藝生產問題。

　　解讀二、熟悉化工流程常用名詞，如“浸出”、“酸溶、酸浸”、“酸洗”、：“水洗”、“絮凝”、“曝氣”、“水熱處理”等。

　　解讀三 、 了解化工生產的幾種常見的處理手段的操作和目的。

　　（１）灼燒：原料的預處理，不易轉化的物質轉化為容易提取的物質。如海帶中提取碘等。

　　（２）加酸：溶解、去氧化物（膜）、調節ｐｈ促進水解（沉淀）。

　　（３）加堿：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、ｓｉｏ２，調節ｐｈ促進水解（沉淀）。

　　（４）加氧化劑：氧化某物質，轉化為易于被除去的離子，如將ｆｅ２＋轉換為ｆｅ３＋。

　　（５）加氧化物：調節ｐｈ促進水解（沉淀）。如除去ｃｕ２＋中ｆｅ３＋加ｃｕｏ。

　　（６）控制ｐｈ值：控制離子存在形式。如ｆｅ３＋、ａｌ３＋的沉淀。

　　（７）煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離；除去溶解在溶液中的氣體，如ｏ２。

　　（８）趁熱過濾：減少結晶損失；提高純度。

　　在“五嚴”形勢下，傳統的大題量、長時間訓練不可能了，所以研究題型是為了更好的反思自己的教學，做到教學對路，提高教學的有效性，同時也是減輕學生負擔，愿高考這根“指揮棒”能巧妙的引導中學教學實現新課改的要求。

　　參考文獻

　　［１］２００５～２０１０年的全國各地高考化學試卷

　　［２］中華人民共和國教育部．全日制義務教育化學課程標準（實驗）［ｍ］．北京：人民教育出版社，２００６

　　［３］江蘇省中小學教學研究室．２０１０年普通高等學校招生全國統一考試化學科（江蘇卷）考試說明［ｍ］．南京：江蘇教育出版社，２０１０

　　［４］宋心琦．普通高中課程標準實驗教科書化學１、２（必修），化學３、４（選修）［ｍ］．北京：人民教育出版社，２００９

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