新高考背景下高中化學(xué)工藝流程題專項突破與備考策略

在新高考復(fù)習(xí)備考階段，高中化學(xué)的工藝流程題對學(xué)生的化學(xué)分析能力及理解和應(yīng)用能力的培養(yǎng)和提升提出了更高的要求，師生應(yīng)給予足夠的重視。教師應(yīng)秉持建構(gòu)模型的思維和先進(jìn)的教學(xué)理念，圍繞學(xué)生核心素養(yǎng)提升的需求，從化學(xué)工藝流程的理解和應(yīng)用入手，將復(fù)雜的化學(xué)工藝問題轉(zhuǎn)化為連貫和直觀的思維流程，確保與學(xué)生的思維發(fā)展規(guī)律相匹配，從而培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)視角解決實際問題的意識和能力。因此，教師應(yīng)探索多種教學(xué)方法，將化學(xué)課堂的潛在活力激發(fā)出來，通過積極的探索、反思和實踐，讓原本枯燥無味的課堂綻放創(chuàng)新思維之花?；诖?，通過課堂直觀教學(xué)，教師幫助學(xué)生快速理解和掌握所學(xué)的化學(xué)知識，建立解題思維模型，探索突破方法并創(chuàng)新性地應(yīng)用這些知識去解決實際生產(chǎn)中的問題。

一、問題解析，理解工藝流程

（一）問題理解，明確化學(xué)反應(yīng)

化學(xué)反應(yīng)是物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，是化學(xué)學(xué)科的核心內(nèi)容之一。掌握化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律，理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，有助于我們更好地理解和掌握化學(xué)知識，提高化學(xué)學(xué)習(xí)的效率。以回收氧化鈷（CoO）的工藝流程為例，學(xué)習(xí)理解工藝流程題的解題思路，認(rèn)識核心化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。

題干：

有一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料，其廢料中的鋁以金屬鋁箔的形式存在;鈷以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在鋁箔的單面或雙面，鋰混雜于其中，從廢料中回收氧化鈷的工藝具體流程如圖1所示：

（1）廢料中加入堿溶液生成含鋁溶液和鈷渣。

（2）鈷渣加熱到85℃～90℃并加浸出劑，生成含Co2+及微量Li+和Al3+溶液。

（3）在（2）的溶液中加入20%的Na2CO3調(diào)整溶液的pH=4.5～5，并加入NaF，生成鋰鋁渣和濾液。

（4）濾液中加入30%Na2CO3，調(diào)整濾液的pH=8～8.5，沉淀出CoCO3。

（5）對沉淀出來的CoCO3進(jìn)行600℃煅燒得到粗CoO粉末。

題目：

（1）題干（1）中采用NaOH溶液溶出廢料中的 AI，反應(yīng)的離子方程式為" " " ""。

（2）題干（1）中加入稀H2SO4酸化后，再加Na2S2O3溶液浸出鈷。則浸出鈷的化學(xué)反應(yīng)方程式為（產(chǎn)物中只有一種酸根）" " " ""。

（3）題干（3）得到鋰鋁渣的主要成分是LiF和 Al（OH）3，碳酸鈉溶液在產(chǎn)生Al（OH）3時起重要作用，請寫出該反應(yīng)的離子方程式" " " ""。

（4）碳酸鈉溶液在題干（2）和（5）中所起作用有所不同，請寫出在題干（4）中起的作用是" " " ""。

在實際教學(xué)中，可以采用如下方式展開模型化認(rèn)知教學(xué)：

首先，教師提問：在該反應(yīng)中，我們用NaOH溶液來溶解廢料中的Al，這個反應(yīng)的離子方程式是什么？這個問題旨在檢驗學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)離子方程式的記憶和書寫情況。學(xué)生通過對題目的分析，用化學(xué)知識回答相關(guān)問題：Al與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2和H2，離子反應(yīng)方程式：2Al+2OH-+6H2O 2[Al（OH）4]-+3H2↑。能做出這個答案反映學(xué)生已經(jīng)掌握了化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律，理解了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。

其次，進(jìn)一步詢問：當(dāng)我們加入稀H2SO4酸化后，再加Na2S2O3溶液浸出鈷，這個反應(yīng)的過程是什么？這個問題旨在檢驗學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)過程的理解和掌握。學(xué)生通過對流程圖前后物質(zhì)和產(chǎn)物中只有一種酸根的分析，得出結(jié)論：Co2O3·CoO在H2SO4提供的酸性條件下與Na2S2O3反應(yīng)生成CoSO4和Na2SO4。因此，浸出鈷的化學(xué)反應(yīng)方程式為：4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4 12CoSO4+Na2SO4+11H2O。嘗試寫出這個答案，并修正問題解答，反映了學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)方程式得出的正確推理和符號表征的掌握。

最后，對于題干（3），教師引導(dǎo)學(xué)生思考Na2CO3水解顯什么性，與哪一種物質(zhì)可以發(fā)生反應(yīng)？為什么要控制pH在4.5～5之間。學(xué)生經(jīng)討論得出結(jié)論：Na2CO3水解顯堿性，原溶液處在酸性條件下，在加入Na2CO3溶液后，CO32-和Al3+之間可以發(fā)生相互促進(jìn)水解的反應(yīng)，致使沉淀Al（OH）3和CO2氣體產(chǎn)生，其離子反應(yīng)方程式是3CO32-+2Al3++3H2O 2Al（OH）3+3CO2↑;再加入NaF溶液，還有一種雜質(zhì)離子Li+待除去，那就預(yù)測有LiF生成，作為鋰鋁渣的共同成分，它的溶解程度不大，經(jīng)查實屬于微溶。

（二）歸納整理理解工藝流程

高考全國卷必考一道工藝流程題，題型一般為物質(zhì)制備型工藝流程或物質(zhì)分離提純型工藝流程題。工藝流程題情境新、涉及面廣，集綜合性、真實性、開放性于一體，考查的內(nèi)容可以是物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系、化學(xué)原理應(yīng)用、操作名稱、化學(xué)用語等，特別注重對物質(zhì)的制備方法、物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化途徑、混合物的分離和提純、化學(xué)實驗的基本操作、陌生情境中化學(xué)反應(yīng)方程式或離子方程式的書寫及三大平衡的應(yīng)用及簡單計算能力的考查，檢驗考生能否運用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)實驗等知識解決工業(yè)生產(chǎn)中的實際問題。工藝流程是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的具體步驟和過程。理解和掌握工藝流程，對于學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)、提高化學(xué)思維能力具有非常重要的意義。

二、專項突破，掌握工藝流程處理對策

（一）鞏固提高，實驗促進(jìn)理解和應(yīng)用

化學(xué)學(xué)習(xí)中的一個重要環(huán)節(jié)是實際應(yīng)用和問題解決。通過實驗操作和問題解決，學(xué)生可以鞏固化學(xué)知識并提高理解和應(yīng)用能力。例如，用碳酸鈉溶液和濾液反應(yīng)，調(diào)整pH，沉淀出CoCO3。學(xué)生可以通過實驗檢驗和驗證，并運用離子反應(yīng)和沉淀反應(yīng)的知識來解決這個問題。反應(yīng)中，Co2+和CO32-離子反應(yīng)生成CoCO3，所以化學(xué)方程式為：Co2++CO32- CoCO3，實驗現(xiàn)象是產(chǎn)生淡粉色結(jié)晶性粉末。教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生掌握解題技巧，如選擇合適的反應(yīng)物，控制反應(yīng)條件，分析反應(yīng)結(jié)果，以及根據(jù)結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理。教師可以設(shè)計更多類似題目，讓學(xué)生通過解答來鞏固和檢驗自己對這些控制條件方法的化學(xué)理解和應(yīng)用能力?？偟膩碚f，實際應(yīng)用和問題解決在化學(xué)學(xué)習(xí)中占據(jù)了重要的地位，需要鞏固提高。

（二）實踐操作，提高規(guī)范解題能力

題型歸納和知識點總結(jié)是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，能夠幫助學(xué)生深入理解化學(xué)反應(yīng)并提升實踐能力。例如，題干（5）描述的實驗操作，學(xué)生通過將CoCO3在600℃下煅燒，其分解成CoO和CO2的過程。這個熱分解反應(yīng)需要學(xué)生理解化合物在高溫下分解的原理，創(chuàng)建課堂實驗使他們親身體驗化學(xué)反應(yīng)，提升實踐操作能力。這種實踐操作不僅讓學(xué)生理解和記住化學(xué)反應(yīng)過程，增強(qiáng)實驗技能和實驗安全意識，還可以通過教師的引導(dǎo)掌握實驗設(shè)備使用方法，了解實驗步驟和注意事項，提高實驗觀察力和分析能力，保證實驗的順利進(jìn)行和結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，注意解題時思路的流暢和答題的規(guī)范性，按照題目要求具體作答也很重要。

（三）鞏固提高，深化理解和應(yīng)用

化學(xué)學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)是理解和應(yīng)用知識，尤其是將理論應(yīng)用于實際問題解決。例如，題干（4）描述了一個實驗過程，其中碳酸鈉溶液和濾液反應(yīng)，調(diào)整pH，最后沉淀出CoCO3。為解答這個問題，學(xué)生需運用化學(xué)反應(yīng)知識，理解并寫出化學(xué)反應(yīng)方程式：Co2++CO32- CoCO3↓。這個過程實際上是學(xué)生運用離子反應(yīng)知識解決具體問題，使他們能夠?qū)⒗碚撝R和實際問題相結(jié)合，提升問題解決能力。在教學(xué)過程中，教師可以設(shè)計更多類似問題，讓學(xué)生通過解答來鞏固和提高化學(xué)知識，掌握各類化學(xué)反應(yīng)，如離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、酸堿反應(yīng)等。這樣可以讓學(xué)生在實際操作和問題解決的過程中深化對化學(xué)知識的理解，提高應(yīng)用能力。

三、專題作業(yè)布置，有效評價分析

（一）設(shè)計作業(yè)，鞏固知識

在新高考備考復(fù)習(xí)階段，化學(xué)工藝流程題的專項突破中，設(shè)計作業(yè)是關(guān)鍵。作業(yè)主要分為必做題和選做題，建議做專項訓(xùn)練。必做題主要檢驗學(xué)生對化學(xué)工藝流程基礎(chǔ)知識的掌握程度，而選做題則是對學(xué)生解決復(fù)雜問題能力的考驗。例如，教師可以設(shè)計一道題目：給出某種化學(xué)反應(yīng)的流程圖，讓學(xué)生根據(jù)圖解析反應(yīng)的各個步驟。同時，教師可以錄制短視頻對解題方法進(jìn)行講解，并繪制思維導(dǎo)圖，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識拓展。

（二）及時點評，適時鼓勵

教師需要對學(xué)生的專題訓(xùn)練作業(yè)進(jìn)行及時點評，對學(xué)生的表現(xiàn)給予鼓勵，如“你的理解很到位”“這個解答很詳細(xì)”“這個思路很獨特”。對于學(xué)生普遍出現(xiàn)的問題，教師需要詳細(xì)講解，并給出有效的指導(dǎo)。而個別學(xué)生的問題就需要私下交流，針對具體問題具體分析解決。同時，對于表現(xiàn)不盡如人意的學(xué)生，教師需要適時鼓勵，如“再看一下這個流程圖”“你離正確答案只差一步”“你的思路是對的”。

（三）總結(jié)解題的規(guī)律，建立認(rèn)知思維模型

首先，對無機(jī)礦物混合物原料進(jìn)行處理，然后對核心化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行推理書寫，注意反應(yīng)條件的控制;然后進(jìn)行分離提純和獲取產(chǎn)品，有時產(chǎn)品還可以回收利用。解題過程中重點關(guān)注五點：（1）看原料。（2）看目的：把握題干中的“制備”或“提純”等關(guān)鍵詞，確定化工生產(chǎn)或化學(xué)實驗的目的。（3）看箭頭：進(jìn)入的是投料（即反應(yīng)物）;出去的是生成物（包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物）。（4）看三線：主線主產(chǎn)品;分支副產(chǎn)品;回頭為循環(huán)線。（5）找信息：明確反應(yīng)條件控制和分離提純方法，同時記住一些必備知識，如調(diào)pH除雜、加熱、降溫、水（酸或堿）溶法、除去還原性或氧化性雜質(zhì);分離方法，如過濾、蒸發(fā)（冷卻）結(jié)晶、萃取和分液、蒸餾（或分餾）等。

四、教學(xué)反思

（一）鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，巧用合作探究

在化學(xué)課堂中，教師在導(dǎo)入環(huán)節(jié)使用化學(xué)工藝流程圖，引導(dǎo)學(xué)生通過模板化分析抽絲剝繭、逐步完成，將工藝流程題各個過程可視化，利用形象思維為學(xué)生逐漸發(fā)展的邏輯思維帶來支撐。在平時的實驗動手與觀察過程中，學(xué)生積累混合物分離提純的操作經(jīng)驗，憑借扎實的基本功完成化學(xué)反應(yīng)的判斷，助推學(xué)生化學(xué)思維能力的形成與發(fā)展。教師還需要鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，使部分學(xué)生不僅通過觀察看到化學(xué)反應(yīng)的過程，還會思考這一過程的合理性。教師應(yīng)對學(xué)生質(zhì)疑做到鼓勵與尊重，積極回答其提出的個性化問題。除此之外，教師應(yīng)善用合作探究，引導(dǎo)學(xué)生在小組合作中理解化學(xué)反應(yīng)的真正內(nèi)涵。

（二）做好歸納概括，應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)知識

教師能夠積極通過講練結(jié)合的方式引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化化學(xué)思維意識，帶著發(fā)散思維去探討。學(xué)生在遇到不能輕易解決的問題時，需要轉(zhuǎn)換思考角度，特別是獨立思考不能找到解決問題的切入點時，可以主動尋求同學(xué)和老師的幫助，借助共同探討與共享的方式獲得知識，提高知識獲取質(zhì)效。教師還能夠圍繞學(xué)生化學(xué)思維能力培養(yǎng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逆向思考，使學(xué)生獲得思維能力發(fā)展。但在這個過程中，教師不應(yīng)忽視學(xué)生進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)知識的歸納概括，讓他們明白每個化學(xué)反應(yīng)的特性、規(guī)律和應(yīng)用，使他們能夠在實際生活中運用這些知識。例如，教師可以組織一些案例分析或參與工藝流程生產(chǎn)實驗活動，讓學(xué)生親身參與并體驗，然后引導(dǎo)他們進(jìn)行觀察、分析、總結(jié)，最終形成自己的理解和見解。

總的來說，高中化學(xué)復(fù)習(xí)備考教學(xué)中，工藝流程題的教學(xué)反思非常重要。教師需要靈活運用各種教學(xué)方法和策略，依據(jù)學(xué)生的實際情況和需求進(jìn)行教學(xué)，既要注重提高學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)知識和應(yīng)試技能，又要培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維和實踐能力，全面提高他們的化學(xué)核心素養(yǎng)。

（作者單位：蘭州市第三中學(xué)）

編輯：溫雪蓮