高考化學(xué)工藝流程題復(fù)習(xí)策略研究

【摘要】本文解讀化學(xué)學(xué)科必備知識(shí)與關(guān)鍵能力的概念，分析廣西近三年高考所采用的全國卷中的工藝流程試題，闡述優(yōu)化高考化學(xué)工藝流程題復(fù)習(xí)的策略，提出引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系夯實(shí)必備知識(shí)、以問題驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生信息獲取與加工的能力，以及教會(huì)學(xué)生總結(jié)方法培養(yǎng)模型建構(gòu)與認(rèn)知能力等策略。

【關(guān)鍵詞】高考化學(xué) 必備知識(shí) 關(guān)鍵能力 工藝流程題

【中圖分類號(hào)】G63 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2022）05-0138-04

新高考評(píng)價(jià)體系強(qiáng)調(diào)“能力為重、知識(shí)為基”，歷年高考化學(xué)試題也十分注重考查學(xué)生所具備的知識(shí)與能力。筆者解讀知識(shí)與能力的相關(guān)概念，對廣西近三年高考所采用的全國卷的工藝流程題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與評(píng)析，并談?wù)勅绾卧诨瘜W(xué)教學(xué)中培養(yǎng)必備知識(shí)與關(guān)鍵能力，以期優(yōu)化和改進(jìn)工藝流程題復(fù)習(xí)教學(xué)。

一、化學(xué)學(xué)科必備知識(shí)與關(guān)鍵能力

化學(xué)學(xué)科必備知識(shí)是學(xué)生面對化學(xué)問題情境時(shí)，能高質(zhì)量地解決問題所應(yīng)具備的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能。能力的考查包括必要的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能，因此學(xué)生應(yīng)注重常考知識(shí)點(diǎn)的積累。

化學(xué)關(guān)鍵能力既具有學(xué)科特性，又具有關(guān)鍵性。鑒于此，筆者將化學(xué)關(guān)鍵能力定義為：學(xué)生面對化學(xué)問題情境時(shí)，逐漸具備并用于解決有關(guān)化學(xué)問題且能起到關(guān)鍵作用的能力。它既是高考評(píng)價(jià)體系的核心內(nèi)容，又是培育具有關(guān)鍵能力人才的要求。

二、必備知識(shí)和關(guān)鍵能力考查在近三年高考工藝流程題中的體現(xiàn)

（一）重視必備知識(shí)的考查，體現(xiàn)基礎(chǔ)性和綜合性

從考查的知識(shí)體系看，工藝流程題涉及的知識(shí)范圍較廣，一些命題還涉及知識(shí)點(diǎn)的整合提升，題目難度系數(shù)大。但常考的知識(shí)點(diǎn)落腳點(diǎn)較低，學(xué)生只需將必備知識(shí)與題目所給信息整合并加以分析推理，便可順利解題。

統(tǒng)計(jì)顯示，廣西近三年高考所采用的全國卷中的工藝流程題考查頻率較高的必備知識(shí)有：元素化合物的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)條件的選擇與控制、定量計(jì)算、陌生情境方程式書寫和平衡移動(dòng)原理。這些高頻考點(diǎn)不是孤立考查，而是有機(jī)融合，即同一道題涉及多個(gè)知識(shí)板塊，綜合性強(qiáng)。

（二）突出關(guān)鍵能力的考查，體現(xiàn)導(dǎo)向性和全面性

1.信息獲取與加工能力

工藝流程試題提供了大量看似無規(guī)律的化學(xué)信息，學(xué)生需要快速閱讀文本并捕獲有用的信息，過濾掉干擾成分，對有價(jià)值的信息加工后將其與舊知識(shí)相整合，從而建構(gòu)新知識(shí)?；瘜W(xué)信息常見的形式有文字信息、圖表信息和化學(xué)反應(yīng)信息等。

例1（2020全國Ⅲ卷）27.（節(jié)選）某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如圖1所示工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體（NiSO4·7H2O）：

回答下列問題：

（1）“堿浸”中NaOH的兩個(gè)作用分別是? ? ? ?。為回收金屬，用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性，生成沉淀。寫出該反應(yīng)的離子方程式? ?。

（2）（3）（4）（5）（6）略。

要回答流程圖“堿浸”中NaOH的作用，學(xué)生很快提取到“廢鎳催化劑中含Al及其氧化物”的文字信息，再與已有認(rèn)知“Al及其氧化物能溶于強(qiáng)堿”相整合，從而得出答案為“溶解Al及其氧化物”。雖說文字信息是直接且容易被接收的信息呈現(xiàn)形式，但有些文字信息較為隱蔽，如題干中的“油脂”，學(xué)生若留意不到這個(gè)關(guān)鍵信息，就難說出NaOH的第二個(gè)作用。因此，審題要仔細(xì)、全面，挖掘出關(guān)鍵隱含信息。

例2（2019全國Ⅲ卷）26.（節(jié)選）高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如圖2所示?；卮鹣铝袉栴}：

相關(guān)金屬離子[c0（Mn+）=0.1 mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

（1）（2）略。

（3）“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為? ? ～6之間。

（4）（5）（6）略。

解決這個(gè)問題要利用表格中的信息。通過“調(diào)pH”除去Fe3+和Al3+，但不能沉淀Mn2+、Mg2+、Zn2+、Ni2+，根據(jù)表格中pH范圍可知，應(yīng)將其調(diào)節(jié)到4.7～6之間。以上信息以數(shù)據(jù)表格的形式呈現(xiàn)，類似的還有圖像信息。學(xué)生要想順利解決這類問題，應(yīng)多訓(xùn)練讀圖表的能力，從圖表中獲取、篩選出關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。

例3（2021全國甲卷）26.（節(jié)選）碘（紫黑色固體，微溶于水）及其化合物廣泛用于醫(yī)藥、染料等方面?；卮鹣铝袉栴}：

（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至少為? ? mol。I2在KI溶液中可發(fā)生反應(yīng)I2+I-[]I[-3]。實(shí)驗(yàn)室中使用過量的KI與CuSO4溶液反應(yīng)后，過濾，濾液經(jīng)水蒸氣蒸餾可制得高純碘。反應(yīng)中加入過量KI的原因是? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

欲解釋“加入過量KI”的原因，必須要借助已知信息“I2+I-[]I[-3]”，若加入過量KI，則該可逆反應(yīng)平衡會(huì)右移，可防止單質(zhì)碘析出。在這種情境下，化學(xué)反應(yīng)本身即為關(guān)鍵信息。解決此類問題，要求學(xué)生先分析該化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)，弄清其原理，再與相關(guān)知識(shí)整合，進(jìn)而解決問題。

2.證據(jù)識(shí)別與推理能力

工藝流程試題呈現(xiàn)了一些宏觀現(xiàn)象，在問題情境中，學(xué)生應(yīng)快速識(shí)別宏觀現(xiàn)象并使其轉(zhuǎn)換、形成證據(jù)，利用證據(jù)對問題的結(jié)論做出大膽的假設(shè)，再結(jié)合題給信息、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，從而獲得結(jié)論。

例4（2021全國甲卷）26.（節(jié)選）碘（紫黑色固體，微溶于水）及其化合物廣泛用于醫(yī)藥、染料等方面。回答下列問題：

（1）I2的一種制備方法如圖3所示：

①加入Fe粉進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為? ? ? ? ? ，生成的沉淀與硝酸反應(yīng)，生成? ? ? ? 后可循環(huán)使用。

②略。

（2）（3）略。

解答此題時(shí)，考生已推導(dǎo)出懸濁液主要成分是AgI，且知道它是一種鹽。往懸濁液中加入Fe粉時(shí)，學(xué)生很快識(shí)別到“沉淀”這個(gè)宏觀現(xiàn)象并以之為證據(jù)，結(jié)合該證據(jù)做出“Fe置換出AgI中的Ag”“Fe與AgI不反應(yīng)”等假設(shè)，再結(jié)合流程圖中“通入Cl2氧化”以及金屬間的置換規(guī)律加以驗(yàn)證，從而獲得正確的方程式。

3.模型建構(gòu)與認(rèn)知能力

工藝流程題題型繁多，命題角度層出不窮，如果沒有統(tǒng)一的解題模式，那么復(fù)習(xí)時(shí)就容易陷入題海戰(zhàn)術(shù)的怪圈。反之，如果學(xué)生平時(shí)能建構(gòu)出同類題型的解題思維模型，就能收獲多題一解，實(shí)現(xiàn)舉一反三，輕易突破信息多變題、繁雜抽象題和復(fù)雜計(jì)算題等。

廣西近三年高考所采用的全國卷工藝流程題的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，考查頻率最高的是陌生情境下方程式的書寫，看似情境陌生且解題難度大，實(shí)則在題干或問題中提供了寶貴的已知信息，只要學(xué)生將關(guān)鍵信息與原有認(rèn)知相結(jié)合，建構(gòu)出陌生情境下方程式書寫的一般思維模型，就能讓書寫化繁為簡。

三、教學(xué)啟示

（一）構(gòu)建知識(shí)體系，夯實(shí)必備知識(shí)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，知識(shí)的結(jié)構(gòu)化是必備知識(shí)向?qū)W科關(guān)鍵能力轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。化學(xué)必備知識(shí)零散，不便于記憶和應(yīng)用，教師可讓學(xué)生自主歸納知識(shí)點(diǎn)：按一定的邏輯關(guān)系編排知識(shí)點(diǎn)，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，有序地畫出概念關(guān)系圖。知識(shí)體系化能加深對問題本質(zhì)的理解，使得提取和運(yùn)用知識(shí)也更為便捷有效。工藝流程題?？疾樵鼗衔镏R(shí)，構(gòu)建概念關(guān)系圖可達(dá)到輕松復(fù)習(xí)的目的。

概念關(guān)系圖是圍繞著若干條主線向四周發(fā)散的，如“鐵及其重要化合物”的典型主線是“鐵單質(zhì)→鐵的氧化物→堿→鹽”，這幾類物質(zhì)在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，同時(shí)又具有各自獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，根據(jù)這些邏輯關(guān)系逐步補(bǔ)充概念圖，使小型概念圖成長為中型概念圖，最后成為大型概念圖，使知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系趨于完善。

（二）問題驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)信息獲取與加工能力

欲提升學(xué)生的信息獲取能力，首先要鍛煉他們閱讀文字材料的速度，其次是在課堂上放手讓學(xué)生自主獲取、解讀和把握信息，最后以真實(shí)復(fù)雜的文字背景材料開展針對性訓(xùn)練。欲提升學(xué)生的信息加工能力，就要引導(dǎo)學(xué)生對短時(shí)記憶里的信息進(jìn)行復(fù)述，使這些信息得以長時(shí)間儲(chǔ)存到學(xué)生的“信息庫”中，以便他們根據(jù)需要再次提取或按自己的加工程序進(jìn)行認(rèn)知加工。

在教學(xué)中，教師可精選與教學(xué)目標(biāo)達(dá)成相關(guān)的科技前沿、社會(huì)熱點(diǎn)和生活實(shí)例等方面的素材，結(jié)合要落實(shí)的知識(shí)點(diǎn)將素材信息提煉、設(shè)計(jì)成驅(qū)動(dòng)性問題，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)分析、解決。

如圖4教學(xué)案例所示，教師結(jié)合“焦化廠工藝流程”的學(xué)術(shù)文章素材，提煉出三個(gè)問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考。學(xué)生需要速讀、提煉素材并提取有價(jià)值的信息，與影響反應(yīng)速率的外界因素、酸堿反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)基本操作等核心認(rèn)知相結(jié)合，從而獲得解決問題的思路。

（三）總結(jié)方法，培養(yǎng)模型建構(gòu)與認(rèn)知能力

核心反應(yīng)是工藝流程題的中心環(huán)節(jié)，此處通常考查陌生情境下方程式的書寫。教師在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)解題的一般思維模型，以便收獲多題一解，做到舉一反三。以下是陌生情境方程式書寫的基本流程。

第一步，尋找主要反應(yīng)物。流程圖涉及物質(zhì)繁多，要追蹤參與反應(yīng)的主要物質(zhì)，關(guān)鍵是抓住物質(zhì)轉(zhuǎn)化和元素流向的思維主線，并關(guān)注哪一步加入了哪些物質(zhì)。如圖5是流程圖中Al、Li、Co等元素的三條流向箭頭。

第二步，判斷反應(yīng)類型。學(xué)生可以根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)或價(jià)態(tài)變化特點(diǎn)推斷反應(yīng)類型。若反應(yīng)物1為常見氧化劑、反應(yīng)物2為常見還原劑，或價(jià)態(tài)發(fā)生改變，則該反應(yīng)往往屬于氧化還原反應(yīng);若反應(yīng)物1為強(qiáng)酸、反應(yīng)物2為強(qiáng)堿，則該反應(yīng)可能屬于非氧化還原反應(yīng)。

第三步，推斷主要產(chǎn)物。若為氧化還原反應(yīng)，則可依據(jù)“氧化劑被還原、還原劑被氧化”的規(guī)律、方程式兩邊電荷守恒以及題給信息來確定產(chǎn)物;若為非氧化還原反應(yīng)，則由原子個(gè)數(shù)守恒以及題給信息來確定產(chǎn)物。例如，2019全國Ⅲ卷第26題第（1）問要求寫出“溶浸”中MnO2與MnS反應(yīng)的方程式，已知MnO2是常見氧化劑，MnS中的S處于最低價(jià)態(tài)，具有較強(qiáng)的還原性，由此得出MnO2被還原為Mn2+、最低價(jià)S被氧化為硫單質(zhì)。

第四步，配平、補(bǔ)缺項(xiàng)。若反應(yīng)為氧化還原，則先依據(jù)“化合價(jià)升降法”確定參與氧化還原的物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，缺項(xiàng)物質(zhì)通常借助電荷守恒法來推斷（常缺H+、OH-或H2O），未參與氧化還原的物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)往往采用原子個(gè)數(shù)守恒法來確定。例如，2019全國Ⅲ卷26題要求書寫用NaIO3和NaHSO3制備I2的離子方程式，首先依據(jù)“化合價(jià)升降法”得到IO[-3]和HSO[-3]的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為2和5，根據(jù)方程式兩邊電荷守恒得知還生成H+，余下物質(zhì)由原子個(gè)數(shù)守恒來確定化學(xué)計(jì)量數(shù)。

綜上所述，陌生情境方程式書寫的流程可用圖6的思維模型簡要表示。有了這套思維模型，任何情境下的方程式都能迎刃而解。

高考命題方向是高考復(fù)習(xí)道路上的向?qū)?，分析廣西近三年高考所采用的全國卷的工藝流程題以及教學(xué)實(shí)踐表明，通過構(gòu)建知識(shí)體系來夯實(shí)必備知識(shí)、運(yùn)用有效策略來培養(yǎng)關(guān)鍵能力是工藝流程專題復(fù)習(xí)的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]江合佩.高考化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力考查及教學(xué)啟示[J].中國考試，2019（2）.

[2]曾兵芳，韋佳.新課程高考化學(xué)工藝流程試題的特點(diǎn)與啟示[J].考試與招生，2012（7）.

注：本文系南寧市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“基于高中化學(xué)關(guān)鍵問題解決和關(guān)鍵能力培養(yǎng)的高考研究”（2019C694）的研究成果。

作者簡介：劉冬喬（1986— ），江西永新人，碩士研究生，教育碩士，一級(jí)教師，研究方向?yàn)橹袑W(xué)化學(xué)課程改革。