“化工流程题”复习教学中提升学生思维能力的教学策略

“化工流程题”复习教学中提升学生思维能力的教学策略

王文钿  

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摘要：化工流程题主要考查学生对化学反应原理与解决实际工业生产问题的知识的掌握情况及能力；理综题目中，化工流程题也是考查学生化学知识与能力的主要方法；本文中详细分析如何通过复习“化工流程题”提升学生思维能力。

关键词：化工流程题；复习教学；思维能力

一、化学复习教学目的

高中阶段的化学学习十分关键；在实际教学中，高中化学是一门科学性且趣味性较强的学科，学生通过对化学的学习，能够不断扩大对科学世界的认知，提高自身的认识水平，同时还能学会从科学的角度去思考问题，促进自身学习与探究更趋向于严谨、细致，这样不仅能够帮助学生养成良好的学习习惯，同时还能有效增强学生的实际能力，推动学生的综合发展。

二、化工流程题考查分析

（一）立意分析

化工生产流程题主要考查无机化学综合应用，主要包括综合利用原料、合理利用能量，与此同时大型化工生产还要侧重规模与厂址选择等，结合题目立意主要考查以下内容：（1）生产原理：主要考查相关化学反应，如分解、氧化还原及水解等；（2）除杂与提纯：侧重考查学生物质分离提纯的实验操作；（3）提高产量：化学反应速率与平衡的考查；（4）减少污染：绿色生产。化工流程题的顺利解答，除了掌握基本的物质性质、相互作用、分离提纯等技能外，还要具备全面分析工业生产流程的能力。

（二）解决措施

1.从原材料变成产品，作为一个一站式的生产过程类试题，解题的关键在于认真分析对比原料与产品的组成成分，得出从原料转化为产品时对于除去的杂质的原理和生产工序；

2.一些化工生产采用的是多种原料相组合的方法，解决这类问题的关键是找到中间产品和交叉流水生产线，在分析过程中，抓住中间产品在反应过程中起到的关联作用，在进行逐个击破；

3.化工生产流程类的综合性题目一般都是关于某种物质的制备过程，在解题过程中，一定要明确最终制取了什么物质，根据题干获取有用信息，得知产品性质，再根据化学反应中质量守恒的原理，将题目中所牵涉的基本概念、反应原理、元素和化合物相整合，寻找解题的突破口；在解题时一定要记清，从箭头进入的物质属于反应物，从箭头出来的物质属于生成物；

4.材料制备过程涉及到物质的分离和提纯，在进行具体制备时要注意对所选原料、制备条件的选择和控制，例如对溶液pH和沉淀、溶解度积常数和沉淀等反应条件的控制；在进行分离提纯时要选择合适的分离法，例如沉淀采用过滤法；单一溶液直接采用蒸馏法；多种物质的混合溶液采用萃取分液法等；（三）学会审题

在对学生进行化工流程题训练时，要先教会学生审题，题目都是由题干、流程图和问题3部分组成，在审题过程中，要引导学生细化每个关键点；题干主要介绍要原料和最终得到的目标产物（含副产物），以文字、图表和反应方程式进行表述；而流程图则展示整个化工生产全过程，原料处理、物质提纯（题目核心）、目标产物的获取过程（含副产物）等。仔细观察，有的流程图可能还隐含几条暗线，如主线对应目标产物，出现折返线则代表可循环反应，侧线对应副产品，题目最终问题涉及到概念辨析、原理分析、数据运算和归纳总结等，这些在化工流程题目中基本不会变。

三、化工流程例题分析

（一）例题1

在了解流程题全貌的基础上，深入分析试题中涉及到的相关知识，将零散、琐碎的知识点串联起来，构成完整的知识体系；以此为基础鼓励学生回归教材，回归化学原理，进一步挖掘学生潜力，举例说明。

例接触法生产硫酸时选择五氧化二钒（V2O5）作为催化剂，该催化剂以硅藻土为载体，反应完成后会产生大量废催化剂，从其中回收V2O5既能提高资源利用率，又能避免进一步污染环境，废催化剂的主要成分如表1-1所示，

表1-1 废催化剂的主要成分（%）

图 1-2 工艺流程示意图

1.V2O5经过“酸侵”处理后转为VO2＋，反应的离子方程式为（   ），与此同时V2O4转变成VO2＋。请问废渣1的主要成分（    ）。

2.想要将3mol的VO2＋转化成VO2＋，需要KCLO3至少多少（   ）mol。

3.通过中和作用确保钒在溶液中以V4O124-的形式存在，请问“废渣2”中含有（   ）。

4.“流出液”中阳离子最多的是（   ）。

解答：引导学生了解整个工艺环节，明确此题考核的是从废催化剂中回收V2O5，整个回收流程涉及7个环节；如第1小环节中隐含信息-V元素化合价不便，表明该反应过程不是氧化欢迎，依据原子守恒得出具体反应式；再如第2环节中将氧化还原反应理论清晰勾勒出来，VO2＋被KClO3氧化成VO2＋，了解相关价态后通过电子守恒定律简单计算后得出答案；再次分析题干，通过题目中给出方程式依据平衡移动理论判断洗脱效率；流程中已经暗示“流出液”中最多的阳离子。

（二）例题2

化学造福人类研究的主要课题就是有效去除污染物与充分利用资源。一科学研究小组脱硫剂选择软锰矿（MnO2及少量金属化合物，如铁、铝、铜等），以图2-1所示流程将煤尾气中的二氧化硫脱除，获得电池材料MnO2。

图2-1流程示例

请问：

（生产流程中过滤操作进行多次，实验室过滤操作时用到的硅酸盐材质的仪器主要有玻璃棒（  ）、（  ），玻璃棒的作用是（   ）。

（溶液中的Al3+和Fe3+通过MnCO3去除掉，去除原理（   ）。

（工业生产中KMnO4通过电解解K2MnO4水溶液的方法获得，阳极采用惰性电极，阴极选择金属铁，阳极电级反应式（   ）。

（可以准确测出一定提下燃煤尾气中二氧化硫含量的是（   ）。

A.酚酞试液、氢氧化钠溶液     B.KMnO4溶液经过稀硫酸酸化

C.淀粉溶液与碘水             D.酚酞试液与氨水

分析：

（1）过滤操作中涉及很多仪器设备，但硅酸盐材质的只有烧杯、漏斗及玻璃棒，玻璃棒主要通过引流避免出现液体飞溅情况。

（2）化学性质表明，Al3+和Fe3+均与水发生水解反应，如下：

Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+

Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+

与水中的氢离子发生反应造成溶液酸性降低，平衡出现正向移动，进而生成氢氧化物沉淀，达成去除金属离子的目的。

（电解池中阳极发生氧化反应，元素的化合价升高，根据生产目的，应使MnO42－放电生成MnO4－，电极反应式为MnO42－－e－=MnO4－。

（a．NaOH溶液直接吸收SO2，可能生成Na2SO3与NaHSO3，或是二者混合物，酚酞指示剂不能判断最终产物及组成，所以并不能计算SO2的含量;

b．SO2与酸性溶液发生氧化还原反应，产物固定，反应现象明显，可以准确计算SO2的含量;

c．SO2与I2有确定的反应:SO2+I2+H2O=2HI+H2SO4，淀粉可以显示反应終点，現象明显，所以能准确计算SO2的含量;

d．氨水是弱溶液，与SO2反应的产物不固定，不能准确计算SO2的合量。答案选bc。

4、结语

化学流程题是命题者根据高中化学的学习内容和特点，选取相关的化学材料，利用工业上较为简单的化工流程作为试验载体展示出来；这类题目初看时复杂难懂，且占篇幅较大，分值较多，但实际细看就会发现，他所设置的问题度比较简单和常见，只要我们在平时训练过程中准确掌握流程提的大方向，明白每一个环节设置的目的和结果，就可以根据所提问题进行解答，完全没必要将每一环节的原理和设置，加重学生学习负担和解题难度。

参考文献：

[1]马呼银.化工流程题中几个重要考点总结[J].考试周刊.2015(A1):23-24.

[2]施雄飞.浅议高考无机化工流程题[J].中学化学教学参考.2015(08):65.

[3]王芳.无机化工流程高考试题研究及反思[J].中学化学教学参考.2016(04):78.

[4]钟辉生,万辉霞,李国良.相似的化工流程独特的命题视角——评2016年全国新课标Ⅰ卷28题[J].中学化学教学参考.2016(19):113.