初中化學(xué)工藝流程題特點及教學(xué)策略

【摘要】本文以廣西北部灣近五年中考化學(xué)工藝流程題為例，對試題的結(jié)構(gòu)和特點、考查的知識點和實驗技能進行分析，結(jié)合初中化學(xué)工藝流程題的解題思路和常用方法，就該類題型提出整體解讀工藝流程題、引導(dǎo)學(xué)生建立試題與教材知識的聯(lián)系、精選素材設(shè)計工藝流程題強化學(xué)生練習(xí)、有的放矢研究命題趨勢的教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué) 工藝流程題 廣西北部灣中考

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）13-0023-05

為了反映化學(xué)知識在工業(yè)生產(chǎn)和生活實際中的應(yīng)用，全國各地的中考化學(xué)試卷中出現(xiàn)不少化學(xué)工藝流程題，成為近年中考化學(xué)試卷中的一個亮點題型。化學(xué)工藝流程題以化工生產(chǎn)流程為情境，以工藝流程圖為主要呈現(xiàn)方式，重點考查考生對基礎(chǔ)知識、實驗技能和實驗方法的掌握情況以及分析和解決實際問題的能力?？忌獯鸹瘜W(xué)工藝流程題需要熟知、理解與化工流程有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理，能對流程圖中所給出的關(guān)鍵信息進行準確解讀。因試題中的化工流程情境相對陌生，涉及的知識點多且綜合性強，大多數(shù)考生解答該類題型時普遍存在困難，得分率不高?；瘜W(xué)工藝流程題自2018年進入廣西北部灣中考化學(xué)試卷至今，每年都出現(xiàn)這一題型。筆者通過梳理2018—2022年廣西北部灣中考化學(xué)工藝流程題的結(jié)構(gòu)和特點，著重探討以全局思想統(tǒng)領(lǐng)的初中化學(xué)工藝流程題的教學(xué)策略。

一、化學(xué)工藝流程題的試題結(jié)構(gòu)和特點

（一）化學(xué)工藝流程題的試題結(jié)構(gòu)

化學(xué)工藝流程題圍繞化工生產(chǎn)的實際過程或是實驗室對工業(yè)生產(chǎn)的模擬情境，對實際過程進行選擇性簡化處理，將主要操作步驟或物質(zhì)轉(zhuǎn)化用框圖和箭頭的方式進行連接，并以文字、表格或圖像的形式補充相關(guān)信息使之符合學(xué)生的認知水平，然后根據(jù)流程中涉及的中學(xué)化學(xué)知識進行設(shè)問，從而構(gòu)成一種與化工生產(chǎn)聯(lián)系緊密的題型。從考查內(nèi)容看，工藝流程題通常以從原料到產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的過程為背景，以物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化為考查重點；從呈現(xiàn)方式看，工藝流程題的基本結(jié)構(gòu)包括題頭、題干和問題三個部分，其核心部分即題干流程圖，主要是用框圖、箭頭和文字等形式將操作或物質(zhì)轉(zhuǎn)化或反應(yīng)設(shè)備等生產(chǎn)工藝流程表示出來；從試題的設(shè)問看，工藝流程題隱含的知識量較大，往往把理論學(xué)習(xí)、實驗設(shè)計、基本操作和元素化合物知識與流程融合在一起進行考查，對學(xué)生的能力要求明顯高于單一的圖表題。

（二）近五年廣西北部灣中考化學(xué)工藝流程題考點分析

化學(xué)工藝流程題往往從化學(xué)工藝流程中提出一個隱含著一連串問題的綜合性問題進行考查，如對物質(zhì)的成分進行分析、對某些步驟中發(fā)生的反應(yīng)進行判斷、對整個生產(chǎn)工藝進行評價等，考查考生提取和處理信息的能力、分析推理能力、知識遷移能力、運用化學(xué)知識解決實際問題的能力。近五年廣西北部灣中考化學(xué)工藝流程題以物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備為主線，考查的知識點和實驗技能情況如下頁表1所示。

化學(xué)工藝流程題以實際生產(chǎn)過程為背景，考查與化學(xué)工藝流程密切相關(guān)的教材知識，體現(xiàn)了“試題在教材外，原理在教材內(nèi)”的特點。從表1可以看出，近五年廣西北部灣中考化學(xué)工藝流程題考查的內(nèi)容，主要有以下幾個方面。

1.流程中涉及的物質(zhì)成分。每年的化學(xué)工藝流程題都會考查物質(zhì)的成分，有直接考查物質(zhì)主要成分的，也有根據(jù)題目信息判斷物質(zhì)成分的。

2.書寫簡單的化學(xué)方程式?；瘜W(xué)工藝流程題一般都會考查化學(xué)方程式的書寫，有的直接考查教材中學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的化學(xué)方程式，有的根據(jù)題目給出的信息書寫相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。近五年廣西北部灣中考化學(xué)工藝流程題考查的都是根據(jù)題目信息書寫相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，考查的難度較大。此外，還有一些考查化學(xué)反應(yīng)基本反應(yīng)類型的題目。

3.基本實驗操作技能?；瘜W(xué)工藝流程題考查的實驗操作主要集中在過濾和蒸發(fā)結(jié)晶兩個基本實驗，分別考查洗滌和干燥的實驗操作、過濾的名稱、蒸發(fā)結(jié)晶需要熱量以及攪拌能使液體充分反應(yīng)等知識。

二、初中化學(xué)工藝流程題的解題思路和常用方法

（一）初中化學(xué)工藝流程題的解題思路

化學(xué)工藝流程題無論如何設(shè)問，其實質(zhì)仍然是以身邊的物質(zhì)為載體，考查考生運用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識來解決實際生產(chǎn)、生活問題的能力?？忌舨荒軐⑺鶎W(xué)教材知識順利遷移、應(yīng)用到試題情境中，很難正確作答。從近五年廣西北部灣中考化學(xué)工藝流程題的具體考點可以看出，該題型要解決的主要問題，一是將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的化學(xué)反應(yīng)原理，二是除去雜質(zhì)并分離提純產(chǎn)品。要順利解答此類題型，學(xué)生除了要掌握物質(zhì)的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系等知識，還要擁有分離提純物質(zhì)的基本實驗操作技能。學(xué)生只有全面認識流程圖的基本結(jié)構(gòu)、理解題中關(guān)鍵詞的含義、了解由多個化學(xué)反應(yīng)組成的實驗流程，才能完成由整體到局部的認知，從而順利解答化學(xué)工藝流程題。

1.認真讀題，了解實驗?zāi)康摹；瘜W(xué)工藝流程題一般有兩個目的，一是從混合物中分離、提純某一物質(zhì)；二是利用某些物質(zhì)制備另外某一物質(zhì)。工藝流程題的基本結(jié)構(gòu)可以這樣解讀：題頭（引入信息）→題干（提取、加工信息，應(yīng)用解答）→問題（得出結(jié)論或產(chǎn)品）。

2.仔細分析，讀懂流程圖。工藝流程圖是化學(xué)工藝流程題獨有的、主要的信息呈現(xiàn)方式，正確解答化工流程題離不開從流程圖中提取、加工信息。流程圖中包含的信息量比較大，只有抓住流程圖中的關(guān)鍵信息，建立起信息分析的基本模型，方能順利答題。一是關(guān)注方框內(nèi)所指的具體內(nèi)容。流程圖有的以操作名稱為框、有的以物質(zhì)為框、有的以設(shè)備為框形成流程的主線，但每一道試題都只是選擇以上一種形式為框建立流程圖。二是關(guān)注箭頭。流程圖中的箭頭“→”，前方是原料（反應(yīng)物），后方是生成物（包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物），上方是操作或反應(yīng)的條件。三是關(guān)注流程“三線”和“核心”。出線和進線均表示物料流向或操作流程，回頭線（可逆線）意味著可循環(huán)。流程圖的核心是化學(xué)反應(yīng)，一般為整個流程中涉及的物質(zhì)變化。

3.分析問題，回歸教材知識，關(guān)注信息提示。對化學(xué)工藝流程題中大多數(shù)的問題考生用教材中的化學(xué)知識便可直接解答，但對個別問題考生需要結(jié)合流程或信息提示進行分析才能解答，有時還需要結(jié)合化工生產(chǎn)實際考慮原料成本低廉、環(huán)境友好、產(chǎn)量產(chǎn)率高等來解答。解答后要細心檢查，再按照流程圖驗證答案或結(jié)論是否正確。

（二）初中化學(xué)工藝流程題的常用解題方法

化學(xué)工藝流程題的主要流程、設(shè)問角度不同，解題的方法也會有所不同，首尾分析法是最常用的解題方法。首尾分析法是指對比分析工藝流程中的初始原料（首）與目標產(chǎn)品（尾），從對比中找出首和尾之間的關(guān)系，弄清楚生產(chǎn)流程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和分離提純產(chǎn)品的化學(xué)反應(yīng)原理，再結(jié)合問題解答。試題設(shè)置的問題，如果與流程關(guān)聯(lián)不大，教師只需指導(dǎo)學(xué)生利用教材相關(guān)知識解答即可；如果問題與流程關(guān)聯(lián)緊密，教師就要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)流程中相關(guān)物質(zhì)的流向，分析物料走向、物質(zhì)變化，然后正確解答。

三、初中化學(xué)工藝流程題的主要教學(xué)策略

近五年廣西北部灣中考化學(xué)工藝流程題是考生化學(xué)中考失分的重災(zāi)區(qū)。考生解答化學(xué)工藝流程題的最大障礙是對化工流程缺乏整體認識，看不懂流程的含義、無法將流程圖與教材知識建立起有效的聯(lián)系。通過調(diào)查分析，學(xué)生在解答化學(xué)工藝流程題時容易被陌生情境和專業(yè)術(shù)語嚇倒，存在畏難心理，欠缺答題的思路和技巧。因此，教師在教學(xué)和復(fù)習(xí)中時應(yīng)針對性地幫助學(xué)生彌補這方面的缺陷，消除其畏難心理。教師在平時教學(xué)中要有意識地根據(jù)教材內(nèi)容設(shè)計工藝流程題強化專項練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的化學(xué)知識網(wǎng)絡(luò)，幫助學(xué)生掌握工藝流程題的解題思路和技巧，使學(xué)生逐漸形成工藝流程題的認知模型。在備考復(fù)習(xí)時，教師要有全局意識和趨勢意識，既從整體上把控教學(xué)，也從考試趨勢上加強工藝流程題復(fù)習(xí)的針對性。

（一）整體解讀工藝流程題，分階段認識化工流程

工藝流程題一般由題頭、題干、問題三部分組成。圖1所示為2020年廣西北部灣中考化學(xué)工藝流程題，題頭部分簡要交代該工藝流程的原料和目的，題干部分用流程圖形式表示從輸入原料到獲得目標產(chǎn)物的主要工藝流程，問題部分則是基于該工藝流程所涉及的化學(xué)知識所設(shè)置的具體問題。學(xué)生要從整體上把握題目的主線，通過閱讀題頭明確生產(chǎn)目的，了解流程圖以及相關(guān)的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問中的提示性信息等，對整個流程形成完整、系統(tǒng)的認識和理解。工藝流程題的核心是流程圖，主要是用框圖、箭頭和文字等形式將化工流程表示出來，其中隱含物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式、物質(zhì)穩(wěn)定性、物質(zhì)溶解性等信息。一般來說，化工流程分為三階段，即預(yù)處理階段、物質(zhì)轉(zhuǎn)化階段、分離與提純階段。

1.預(yù)處理階段。此階段的目的是使原料中待提取元素的狀態(tài)，由難提取的化合物或單質(zhì)轉(zhuǎn)化成易反應(yīng)的化合物。此階段一般涉及原料粉碎、焙燒、水浸等工藝流程。如圖1所示的工藝流程題中，在預(yù)處理階段，通常將鋁土礦進行粉碎處理，使其表面積增大，從而增大其與其他物質(zhì)的接觸面積，加快反應(yīng)速率。

2.物質(zhì)轉(zhuǎn)化階段。在該階段，預(yù)處理獲得的物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)逐漸向目標產(chǎn)物轉(zhuǎn)化，可以根據(jù)流程圖中箭頭的方向分析相關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程。此階段考查的主要是酸堿鹽、氧化物、單質(zhì)間反應(yīng)的化學(xué)方程式，以及相關(guān)反應(yīng)所屬的基本反應(yīng)類型。如圖1所示的工藝流圖中，加入過量鹽酸、加入過量NaOH溶液、通入過量CO2氣體，主要是使初始原料與雜質(zhì)分離，向目標產(chǎn)物Al2O3逐步轉(zhuǎn)化。

3.分離與提純階段。在化學(xué)工藝流程題中，一般用到的分離與提純操作有過濾、結(jié)晶等，考查的角度有操作的名稱、操作的作用、所使用的儀器等。如過濾是將不溶性固體與液體分離，流程圖往往有“濾液”“濾渣”的提示；結(jié)晶則是可溶性物質(zhì)從溶液中以晶體形式析出，常用的結(jié)晶方法有冷卻結(jié)晶法、蒸發(fā)溶劑結(jié)晶法。

（二）建立試題與教材知識的聯(lián)系，培養(yǎng)解題素養(yǎng)

工藝流程題雖然涉及的知識面較廣，但所考查的仍是基礎(chǔ)知識和基本實驗操作技能。流程圖的信息主要隱藏在圖中的箭頭和圖框當(dāng)中。教師要善于引導(dǎo)學(xué)生識別流程圖，以流程為指引、以問題為導(dǎo)向，在試題與教材知識之間建立起聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的解題素養(yǎng)。如分析、解答2020年廣西北部灣中考化學(xué)工藝流程題，教師可以從明確工藝的原料和目標產(chǎn)品提出問題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)流程設(shè)計，分析物料走向、物質(zhì)變化，抓住關(guān)鍵詞，從而順利解決問題。

師：此題工藝的原料有哪兩種？最終目的是制備什么物質(zhì)？

生：主要有氧化鋁和氧化鐵，最終目的是制備氧化鋁。

師：酸浸前，通常將鋁土礦進行粉碎處理，粉碎的主要目的是什么？

生：增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更快、更充分。

酸浸為原料處理環(huán)節(jié)，酸浸之后有過濾除雜步驟，濾渣Ⅰ是鋁土礦經(jīng)過量鹽酸酸浸所得，問題（2）提示濾渣Ⅰ的主要成分是SiO2，由此可推知SiO2的性質(zhì)有“難溶于水”“不能與鹽酸反應(yīng)”。Al2O3、Fe2O3與過量鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成AlCl3、FeCl3，濾液Ⅰ的成分是氯化鋁、氯化鐵和鹽酸。此時，教師引導(dǎo)學(xué)生將題目中的關(guān)鍵詞“過量NaOH溶液”“已知”與教材知識建立起聯(lián)系：AlCl3與NaOH反應(yīng)生成Al（OH）3和NaCl，根據(jù)題目已知信息可知Al（OH）3與過量NaOH反應(yīng)生成NaAlO2（偏鋁酸鈉）；FeCl3與NaOH反應(yīng)生成Fe（OH）3和NaCl，NaOH與鹽酸反應(yīng)生成NaCl和水，所以濾液Ⅱ中含有的溶質(zhì)是NaOH、NaAlO2、NaCl。

師：加入過量氫氧化鈉溶液的目的是什么？

生：除去過量的鹽酸和使鐵離子全部轉(zhuǎn)化為沉淀。

師：過濾后，濾渣Ⅱ是什么？得到的濾液Ⅱ中含有的溶質(zhì)有哪些？

生：濾渣Ⅱ是氫氧化鐵。濾液Ⅱ中含有的溶質(zhì)是氫氧化鈉、偏鋁酸鈉、氯化鈉。

師：將過量二氧化碳氣體通入濾液Ⅱ的主要目的是什么？

學(xué)生根據(jù)教材知識不能直接回答這個問題，教師可引導(dǎo)學(xué)生提取題目中的已知信息NaAlO2+CO2+2H2O＝Al（OH）3↓+NaHCO3，理解濾液Ⅱ中通入過量CO2氣體的主要目的是得到Al（OH）3，過濾操作后得到的濾渣Ⅲ是氫氧化鋁。Al（OH）3加熱時，生成Al2O3和一種常見的氧化物，學(xué)生根據(jù)質(zhì)量守恒定律可判斷該氧化物是水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al（OH）3Al2O3+3H2O，該反應(yīng)是由一種物質(zhì)生成兩種物質(zhì)，屬于分解反應(yīng)?；瘜W(xué)工藝流程題屬于較難的一種題型，但是教師可以利用工藝流程題的解題思路化整為零，把問題與教材中相應(yīng)的知識點逐一建立起聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生輕松解題。

（三）精選素材設(shè)計工藝流程題，強化習(xí)題訓(xùn)練

化學(xué)工藝流程題具有綜合性強的特點，若只是在中考復(fù)習(xí)階段通過專題復(fù)習(xí)進行訓(xùn)練，往往收效甚微。因此，教師有必要在平時的教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容開發(fā)教材中具有化工流程意義的命題素材，將其設(shè)計成化學(xué)工藝流程題，讓學(xué)生在新課教學(xué)階段適時地進行工藝流程題的練習(xí)，使學(xué)生消除對工藝流程題的畏難心理，逐步掌握解答此類題型的方法、技巧。如在學(xué)習(xí)“水的凈化”知識后，教師可設(shè)計如圖2所示的工藝流程圖及以下問題，幫助學(xué)生初步認識化學(xué)工藝流程題：凈水過程中加絮凝劑、活性炭吸附、投藥消毒分別起什么作用？操作①、②、③的名稱及其原理分別是什么？

例如，在學(xué)習(xí)人教版化學(xué)九年級下冊第十一章后，筆者結(jié)合教材中提到的通過晾曬海水或煮鹽井水、鹽湖水等可以蒸發(fā)除去水分得到粗鹽的內(nèi)容，以及學(xué)生使用的練習(xí)冊《新課程學(xué)習(xí)與測評》第116頁第12題練習(xí)，設(shè)計如圖3所示的化學(xué)工藝流程題。該工藝流程題素材源于教材及練習(xí)題，考查的知識涉及粗鹽提純中的溶解、過濾、除雜、蒸發(fā)結(jié)晶等步驟，難度適中，可以在新課教學(xué)階段使用。學(xué)生運用所學(xué)知識進行分析、推理、判斷，完成化學(xué)工藝流程題的解答，在不斷的總結(jié)和練習(xí)中逐漸提高解題能力。

（四）回歸教材，有的放矢研究命題趨勢

研究命題趨勢，對增強復(fù)習(xí)的針對性和有效性大有裨益。通常初中化學(xué)教師每年都會分析全國各地的中考化學(xué)試題，關(guān)注典型的和新出現(xiàn)的題型或化工生產(chǎn)情境，將其作為備考訓(xùn)練的重點。筆者分析中考化學(xué)工藝流程題的異同，發(fā)現(xiàn)近年來全國不少地區(qū)中考化學(xué)試卷中常有將教材中的素材作為試題命制的原型，如2018年山東省濟寧市中考化學(xué)工藝流程題就是由教材中粗鹽提純的方法和流程圖改編而成的。因此，回歸教材，有的放矢研究命題趨勢，關(guān)注教材中具有化學(xué)工藝流程意義的情境素材，將其開發(fā)為教學(xué)資源，也是提高初中化學(xué)工藝流程題教學(xué)效率的有效途徑。但教師在開發(fā)化學(xué)工藝流程題的過程中，要注意根據(jù)學(xué)生的化學(xué)知識水平和考試要求進行內(nèi)容選擇，避免出現(xiàn)超標現(xiàn)象。

中考化學(xué)工藝流程題可以實現(xiàn)對學(xué)生化學(xué)核心知識和實驗操作技能的考查，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用價值，是能對學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)進行綜合評價的一種題型。為了幫助學(xué)生順利解答初中化學(xué)工藝流程題，教師一方面要研究化學(xué)工藝流程題的試題結(jié)構(gòu)和特點，另一方面要在教學(xué)中滲透模型意識，幫助學(xué)生構(gòu)建化學(xué)工藝流程題的解題模型，培養(yǎng)學(xué)生的解題思維。

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作者簡介：鐘志強（1988— ），廣西馬山人，本科，一級教師，研究方向為初中化學(xué)教學(xué)。

（責(zé)編 韋榕峰）