初中化學工藝流程題之教學研究與思考

王文林

(江蘇省蘇州市相城區渭塘第二中學 215131)

一、近三年江蘇各大市化學中考工藝流程題情況的考察

1.工藝流程題出現的區域及次數粗略統計(如圖1所示)

圖1

2.近三年九個大市工藝流程題分值的粗略統計(如圖2所示)

圖2

3.工藝流程題命題趨勢分析

盡管工藝流程題是高考化學的常見題型，但它作為義務教育的中考題型出現時間則不長.從圖1中可以發現：近三年，江蘇十三大市中大多數市陸續出現了工藝流程題型，其中常州、南通、蘇州、無錫、揚州五個大市連續三年把它作為常規題型來考查.從圖2發現：大多市工業流程題的分值占比約7%左右，工藝流程題有越來越受重視與青睞的趨勢.因此，在初中化學教學過程中要加強對該類題型的教學研究.

二、化學工藝流程題的基本結構與模型

一般認為：化學工藝流程題，就是將化工生產過程或化學實驗中的主要流程用框圖形式表示出來，并針對流程中有關的化學知識設置問題，形成與化工生產或化學實驗緊密聯系的化學工藝流程試題.典型的工藝流程題結構清晰，可分三部分即題頭、題干和題尾.題頭一般是簡單介紹該工藝生產的原材料和工藝生產的目的(包括附產品)；題干則用框圖形式將原料到產品的主要生產流程表示出來，或把化學實驗中物質的制備和分離提純的流程表示出來；題尾主要是根據生產過程或化學實驗中涉及到的化學知識設制成系列問題.化學工藝流程題的基本結構與模型如圖3所示.

圖3

三、初中化學工藝流程題的教學價值導向

1.源于教材、情境真實

化學工藝流程題的命題背景源于教材中的學生熟悉的元素化合物知識與經驗.例如：海水制鹽、純堿工業、粗鹽的提純等這類試題源于生產實際，以解決生產中與化學相關的實際問題進行設置，問題情境真實，激發了學生的探索興趣.同時引導化學課堂要更加注重理論聯系實際，學以致用，研究真化學、真問題的新課程要求.

2.內容豐富，綜合性強

化學工藝流程題所含內容豐富：涉及初中階段所學的元素及其化合物性質、實驗基本操作、化學用語、質量守恒定律、化學基本反應類型等知識，能考查學生化學雙基知識的掌握情況和應用雙基知識解決化工生產中有關問題的綜合分析能力.例如污水處理、礦物及廢渣的綜合利用等.

3.關注素養，彰顯理念

化學工藝流程題關注生活、生產，使學生在解決問題的同時真切感受化學的實用價值，體驗化學即生活的理念；同時，化學工藝流程題倡導資源的合理利用，倡導綠色化學工藝，對培養學生保護生態環境、治理污染、節約利用資源、能源、物質循環使用的綠色發展理念是一個極好的教育素材；另外，作為一種工藝流程則提倡生產效率、體現了設計的科學性、開放性，有利于培養學生的創新精神和實踐能力，同時體驗化學工藝之美，當然，這對于初中生來講有一定難度.

四、初中化學工藝流程題的教學策略

1.整體閱讀，明確類型

初中流程題大致可分為二類：一種是以“從混合物中分離、提純某一物質”為目的；另一種是以“利用某些物質制備另一物質”為目的題目類型.通過閱讀，明確題型，把握思考的方向.

2.標注信息，梳理脈絡

在審題時首先要把原料及目標產品劃出或圈出來，這是關鍵信息，只有在明確目的前提下，再探索工藝流程圖中的物質流動、轉化路徑.在分析過程中涉及的物質(包括原有主要物質及雜質、加入的物質、過量的物質、產生的物質等)及操作方法都要標注在流程圖中，同時將除去的物質劃去，這樣整個流程題的脈絡就一目了然.

3.閱讀問題，攝取問題信息

使用規范化學用語針對性答題，要充分利用問題中提供的補充信息，完善流程圖物質流.同時要注意相關節能、環保、經濟成本等實際生產要求.如果生產過程中的物質能與空氣中的成分發生作用的話，則要考慮在制備過程中將影響的物質如CO2、H2O等水除去，還要注意防止它們進入裝置中；在生產的過程中出現一些像NaHCO3、H2O2、KMnO4、Ca(HCO3)2等受熱易分解的物質或者產物，則要注意對反應條件(如溫度)的控制.

4.具體案例考點簡要分析

例1 (2017·蘇州市中考)某工廠產生的燒渣(主要含FeO、Fe2O3，還有一定量的SiO2)可用于制備七水合硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)，其工藝流程如圖4所示.

圖4

查閱資料：

SiO2不溶于水，也不與稀硫酸反應.

(2)為提高“浸取”步驟的反應速率，可采取的具體措施有____(寫2條，不考慮“攪拌”和“使用催化劑”).

(3)“還原”步驟的目的是將Fe3+轉化為Fe2+，試劑X可用SO2或Fe.

①若試劑X是SO2，轉化原理為：

則Y的化學式是 .

②若試劑X是Fe，轉化原理為

測得“還原”后溶液的pH明顯增大，其原因是 .

分析(1)考查元素化合物知識：根據金屬氧化物與酸反應生成鹽Fe2(SO4)3和水.

(2)一方面考查對廢料的處理：如對樣品研磨(或粉碎)、煅燒、酸浸等；另一方面考查與反應相關條件的選擇與控制：加快反應速率的措施(溫度、濃度或催化劑對速率的影響).本題具體措施可選粉碎、提高溫度、提高硫酸濃度等.

(3)①根據質量守恒定律推斷化學式.

②根據流程中物質轉化及流動分析：過濾后的濾液中的溶質有：加入的Fe2(SO4)3、FeSO4及過量的H2SO4,加入的Fe與酸性物質反應，使反應后溶液的酸性明顯變弱，pH明顯增大.其中Fe既除去了雜質又調節了溶液的pH.

點評這是一道典型的利用廢渣冶煉金屬的流程題，既考查了化合物的性質和轉化知識又考查了反應相關條件的選擇與控制；既考查了實驗操作又體現了重要的質量守恒定律，內容豐富，能力綜合.

例2 (2015年無錫市中考)工業上以高純度的二氧化錳為原料制備高錳酸鉀的主要流程如圖5所示.

已知相關物質的溶解度(20℃)見表1：

表1

(1)KMnO4中錳元素的化合價為 ．

(2)操作Ⅰ的名稱是 ,“干燥”過程中溫度不宜過高的原因是 (用化學方程式表示).

(3)“通CO2酸化”，反應的化學方程式為：

若用稀H2SO4酸化，反應的化學方程式為：

2KMnO4+MnO2↓+2K2SO4+2H2O

工業上不采用稀H2SO4酸化的原因是 .

(4)電解法也可以實現由向K2MnO4向KMnO4的轉化，反應的化學方程式為：

與“通CO2酸化”相比，其優點是 .

分析(1)根據在化合物中正負化合價代數和為零來解答.

(2)根據分離混合物的方法以及高錳酸鉀受熱易分解來分析；

(3)根據物質的溶解度來分析：

由溶解度表可知，在相同條件下，碳酸鉀的溶解度遠遠大于高錳酸鉀的溶解度，所以可采用濃縮結晶的方法加以分離；而相同條件下，硫酸鉀和高錳酸鉀的溶解度都比較小，無法采用濃縮結晶的方法加以分離.

(4)根據反應的產物來分析：

電解法的產物之一是氫氧化鉀，生成的氫氧化鉀可以循環使用.

本題考點：物質的相互轉化和制備；過濾的原理、方法及其應用；有關元素化合價的計算；物質的循環使用.

點評本題是利用常見物質制備另一種物質的工藝流程題，考查學生對工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、工藝條件的控制等，利用溶解度知識，對于工藝方案的選擇與判斷有一定難度，是對所學知識的綜合運用與能力的考查，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識、信息進行解決問題的能力.

五、初中工藝流程題教學的幾點建議

1.初中工藝流程題教學一般在中考專題復習時進行.

2.初中工藝流程題教學不能隨意拔高難度.

3.要善于從初中教材中挖掘素材.

目前，初中階段常規工藝流程題從原料(資源)角度看，大致可以歸納成幾種：以水為原料的工藝流程題(如海水制鹽、氯堿工業、粗鹽的提純、海水提鎂、自來水的凈化等)；以石灰石及金屬礦石等為原料的轉化工藝流程題(如碳酸鈣的制備、金屬的冶煉等)；

以工業廢水、固體廢渣等為原料的回收利用工藝流程題(污水處理、廢渣的綜合利用等)；利用某些化工原料制備另一物質的工藝流程題(涉及新材料等內容).

總之，在平時化學課堂教學中，不僅要注重雙基教學，同時要幫助學生構建好初中化學知識網絡，還要加強學法指導，使學生在學習中不斷總結，歸納常見流程題解法，便可舉一反三，迎刃而解.

參考文獻：

[1]劉全明.化學工藝流程題的結構、特點分類與解法[J].化學教學,2010(3)：35-36.

[2]丁亞兵.透視流程結構，歸納解題思路[J].新高考高三理化生,2011(2)：40-41.