初中化學工藝流程題特點及教學策略

【摘要】本文以廣西北部灣近五年中考化學工藝流程題為例，對試題的結構和特點、考查的知識點和實驗技能進行分析，結合初中化學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、引導學生建立試題與教材知識的聯系、精選素材設計工藝流程題強化學生練習、有的放矢研究命題趨勢的教學策略。

【關鍵詞】初中化學 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

為了反映化學知識在工業生產和生活實際中的應用，全國各地的中考化學試卷中出現不少化學工藝流程題，成為近年中考化學試卷中的一個亮點題型。化學工藝流程題以化工生產流程為情境，以工藝流程圖為主要呈現方式，重點考查考生對基礎知識、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。考生解答化學工藝流程題需要熟知、理解與化工流程有關的化學反應原理，能對流程圖中所給出的關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，大多數考生解答該類題型時普遍存在困難，得分率不高。化學工藝流程題自2018年進入廣西北部灣中考化學試卷至今，每年都出現這一題型。筆者通過梳理2018—2022年廣西北部灣中考化學工藝流程題的結構和特點，著重探討以全局思想統領的初中化學工藝流程題的教學策略。

一、化學工藝流程題的試題結構和特點

（一）化學工藝流程題的試題結構

化學工藝流程題圍繞化工生產的實際過程或是實驗室對工業生產的模擬情境，對實際過程進行選擇性簡化處理，將主要操作步驟或物質轉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信息使之符合學生的認知水平，然后根據流程中涉及的中學化學知識進行設問，從而構成一種與化工生產聯系緊密的題型。從考查內容看，工藝流程題通常以從原料到產物轉化的過程為背景，以物質的性質和物質的轉化為考查重點；從呈現方式看，工藝流程題的基本結構包括題頭、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轉化或反應設備等生產工藝流程表示出來；從試題的設問看，工藝流程題隱含的知識量較大，往往把理論學習、實驗設計、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工藝流程題考點分析

化學工藝流程題往往從化學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，如對物質的成分進行分析、對某些步驟中發生的反應進行判斷、對整個生產工藝進行評價等，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、運用化學知識解決實際問題的能力。近五年廣西北部灣中考化學工藝流程題以物質的相互轉化和制備為主線，考查的知識點和實驗技能情況如下頁表1所示。

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

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

2.書寫簡單的化學方程式。化學工藝流程題一般都會考查化學方程式的書寫，有的直接考查教材中學生已經學過的化學方程式，有的根據題目給出的信息書寫相關反應的化學方程式。近五年廣西北部灣中考化學工藝流程題考查的都是根據題目信息書寫相關反應的化學方程式，考查的難度較大。此外，還有一些考查化學反應基本反應類型的題目。

3.基本實驗操作技能。化學工藝流程題考查的實驗操作主要集中在過濾和蒸發結晶兩個基本實驗，分別考查洗滌和干燥的實驗操作、過濾的名稱、蒸發結晶需要熱量以及攪拌能使液體充分反應等知識。

二、初中化學工藝流程題的解題思路和常用方法

（一）初中化學工藝流程題的解題思路

化學工藝流程題無論如何設問，其實質仍然是以身邊的物質為載體，考查考生運用化學反應原理及相關知識來解決實際生產、生活問題的能力。考生若不能將所學教材知識順利遷移、應用到試題情境中，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，一是將原料轉化為產品的化學反應原理，二是除去雜質并分離提純產品。要順利解答此類題型，學生除了要掌握物質的性質及其轉化關系等知識，還要擁有分離提純物質的基本實驗操作技能。學生只有全面認識流程圖的基本結構、理解題中關鍵詞的含義、了解由多個化學反應組成的實驗流程，才能完成由整體到局部的認知，從而順利解答化學工藝流程題。

1.認真讀題，了解實驗目的。化學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；二是利用某些物質制備另外某一物質。工藝流程題的基本結構可以這樣解讀：題頭（引入信息）→題干（提取、加工信息，應用解答）→問題（得出結論或產品）。

2.仔細分析，讀懂流程圖。工藝流程圖是化學工藝流程題獨有的、主要的信息呈現方式，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鍵信息，建立起信息分析的基本模型，方能順利答題。一是關注方框內所指的具體內容。流程圖有的以操作名稱為框、有的以物質為框、有的以設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。二是關注箭頭。流程圖中的箭頭“→”，前方是原料（反應物），后方是生成物（包括主產物和副產物），上方是操作或反應的條件。三是關注流程“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。流程圖的核心是化學反應，一般為整個流程中涉及的物質變化。

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

（二）初中化學工藝流程題的常用解題方法

化學工藝流程題的主要流程、設問角度不同，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）與目標產品（尾），從對比中找出首和尾之間的關系，弄清楚生產流程中原料轉化為產品和分離提純產品的化學反應原理，再結合問題解答。試題設置的問題，如果與流程關聯不大，教師只需指導學生利用教材相關知識解答即可；如果問題與流程關聯緊密，教師就要引導學生根據流程中相關物質的流向，分析物料走向、物質變化，然后正確解答。

三、初中化學工藝流程題的主要教學策略

近五年廣西北部灣中考化學工藝流程題是考生化學中考失分的重災區。考生解答化學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系。通過調查分析，學生在解答化學工藝流程題時容易被陌生情境和專業術語嚇倒，存在畏難心理，欠缺答題的思路和技巧。因此，教師在教學和復習中時應針對性地幫助學生彌補這方面的缺陷，消除其畏難心理。教師在平時教學中要有意識地根據教材內容設計工藝流程題強化專項練習，引導學生構建系統的化學知識網絡，幫助學生掌握工藝流程題的解題思路和技巧，使學生逐漸形成工藝流程題的認知模型。在備考復習時，教師要有全局意識和趨勢意識，既從整體上把控教學，也從考試趨勢上加強工藝流程題復習的針對性。

（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知識所設置的具體問題。學生要從整體上把握題目的主線，通過閱讀題頭明確生產目的，了解流程圖以及相關的文字描述、表格信息、后續設問中的提示性信息等，對整個流程形成完整、系統的認識和理解。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，其中隱含物質反應的化學方程式、物質穩定性、物質溶解性等信息。一般來說，化工流程分為三階段，即預處理階段、物質轉化階段、分離與提純階段。

1.預處理階段。此階段的目的是使原料中待提取元素的狀態，由難提取的化合物或單質轉化成易反應的化合物。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的接觸面積，加快反應速率。

2.物質轉化階段。在該階段，預處理獲得的物質經過化學反應逐漸向目標產物轉化，可以根據流程圖中箭頭的方向分析相關物質的轉化過程。此階段考查的主要是酸堿鹽、氧化物、單質間反應的化學方程式，以及相關反應所屬的基本反應類型。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分離，向目標產物Al2O3逐步轉化。

3.分離與提純階段。在化學工藝流程題中，一般用到的分離與提純操作有過濾、結晶等，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；結晶則是可溶性物質從溶液中以晶體形式析出，常用的結晶方法有冷卻結晶法、蒸發溶劑結晶法。

（二）建立試題與教材知識的聯系，培養解題素養

工藝流程題雖然涉及的知識面較廣，但所考查的仍是基礎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中。教師要善于引導學生識別流程圖，以流程為指引、以問題為導向，在試題與教材知識之間建立起聯系，培養學生的解題素養。如分析、解答2020年廣西北部灣中考化學工藝流程題，教師可以從明確工藝的原料和目標產品提出問題，引導學生根據流程設計，分析物料走向、物質變化，抓住關鍵詞，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？

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：增大反應物的接觸面積，使反應更快、更充分。

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

生：濾渣Ⅱ是氫氧化鐵。濾液Ⅱ中含有的溶質是氫氧化鈉、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？

學生根據教材知識不能直接回答這個問題，教師可引導學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，學生根據質量守恒定律可判斷該氧化物是水，反應的化學方程式為2Al（OH）3Al2O3+3H2O，該反應是由一種物質生成兩種物質，屬于分解反應。化學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的知識點逐一建立起聯系，引導學生輕松解題。

（三）精選素材設計工藝流程題，強化習題訓練

化學工藝流程題具有綜合性強的特點，若只是在中考復習階段通過專題復習進行訓練，往往收效甚微。因此，教師有必要在平時的教學中，根據教學內容開發教材中具有化工流程意義的命題素材，將其設計成化學工藝流程題，讓學生在新課教學階段適時地進行工藝流程題的練習，使學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。如在學習“水的凈化”知識后，教師可設計如圖2所示的工藝流程圖及以下問題，幫助學生初步認識化學工藝流程題：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，在學習人教版化學九年級下冊第十一章后，筆者結合教材中提到的通過晾曬海水或煮鹽井水、鹽湖水等可以蒸發除去水分得到粗鹽的內容，以及學生使用的練習冊《新課程學習與測評》第116頁第12題練習，設計如圖3所示的化學工藝流程題。該工藝流程題素材源于教材及練習題，考查的知識涉及粗鹽提純中的溶解、過濾、除雜、蒸發結晶等步驟，難度適中，可以在新課教學階段使用。學生運用所學知識進行分析、推理、判斷，完成化學工藝流程題的解答，在不斷的總結和練習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，對增強復習的針對性和有效性大有裨益。通常初中化學教師每年都會分析全國各地的中考化學試題，關注典型的和新出現的題型或化工生產情境，將其作為備考訓練的重點。筆者分析中考化學工藝流程題的異同，發現近年來全國不少地區中考化學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，關注教材中具有化學工藝流程意義的情境素材，將其開發為教學資源，也是提高初中化學工藝流程題教學效率的有效途徑。但教師在開發化學工藝流程題的過程中，要注意根據學生的化學知識水平和考試要求進行內容選擇，避免出現超標現象。

中考化學工藝流程題可以實現對學生化學核心知識和實驗操作技能的考查，體現化學學科的應用價值，是能對學生化學學科核心素養進行綜合評價的一種題型。為了幫助學生順利解答初中化學工藝流程題，教師一方面要研究化學工藝流程題的試題結構和特點，另一方面要在教學中滲透模型意識，幫助學生構建化學工藝流程題的解題模型，培養學生的解題思維。

參考文獻

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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教學。

（責編 韋榕峰）