“化工流程題”復(fù)習(xí)教學(xué)中提升學(xué)生思維能力的教學(xué)策略

摘 要：化工流程題主要考查學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)原理與解決實際工業(yè)生產(chǎn)問題的知識的掌握情況及能力；理綜題目中，化工流程題也是考查學(xué)生化學(xué)知識與能力的主要方法；本文中詳細(xì)分析如何通過復(fù)習(xí)“化工流程題”提升學(xué)生思維能力。

關(guān)鍵詞：化工流程題；復(fù)習(xí)教學(xué)；思維能力

一、 化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)目的

高中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)十分關(guān)鍵；在實際教學(xué)中，高中化學(xué)是一門科學(xué)性且趣味性較強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生通過對化學(xué)的學(xué)習(xí)，能夠不斷擴(kuò)大對科學(xué)世界的認(rèn)知，提高自身的認(rèn)識水平，同時還能學(xué)會從科學(xué)的角度去思考問題，促進(jìn)自身學(xué)習(xí)與探究更趨向于嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致，這樣不僅能夠幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，同時還能有效增強(qiáng)學(xué)生的實際能力，推動學(xué)生的綜合發(fā)展。

二、 化工流程題考查分析

（一） 立意分析

化工生產(chǎn)流程題主要考查無機(jī)化學(xué)綜合應(yīng)用，主要包括綜合利用原料、合理利用能量，與此同時大型化工生產(chǎn)還要側(cè)重規(guī)模與廠址選擇等，結(jié)合題目立意主要考查以下內(nèi)容：（1）生產(chǎn)原理：主要考查相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，如分解、氧化還原及水解等；（2）除雜與提純：側(cè)重考查學(xué)生物質(zhì)分離提純的實驗操作；（3）提高產(chǎn)量：化學(xué)反應(yīng)速率與平衡的考查；（4）減少污染：綠色生產(chǎn)。化工流程題的順利解答，除了掌握基本的物質(zhì)性質(zhì)、相互作用、分離提純等技能外，還要具備全面分析工業(yè)生產(chǎn)流程的能力。

（二） 解決措施

1. 從原材料變成產(chǎn)品，作為一個一站式的生產(chǎn)過程類試題，解題的關(guān)鍵在于認(rèn)真分析對比原料與產(chǎn)品的組成成分，得出從原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品時對于除去的雜質(zhì)的原理和生產(chǎn)工序；

2. 一些化工生產(chǎn)采用的是多種原料相組合的方法，解決這類問題的關(guān)鍵是找到中間產(chǎn)品和交叉流水生產(chǎn)線，在分析過程中，抓住中間產(chǎn)品在反應(yīng)過程中起到的關(guān)聯(lián)作用，再進(jìn)行逐個擊破；

3. 化工生產(chǎn)流程類的綜合性題目一般都是關(guān)于某種物質(zhì)的制備過程，在解題過程中，一定要明確最終制取了什么物質(zhì)，根據(jù)題干獲取有用信息，得知產(chǎn)品性質(zhì)，再根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒的原理，將題目中所牽涉的基本概念、反應(yīng)原理、元素和化合物相整合，尋找解題的突破口；在解題時一定要記清，從箭頭進(jìn)入的物質(zhì)屬于反應(yīng)物，從箭頭出來的物質(zhì)屬于生成物；

4. 材料制備過程涉及物質(zhì)的分離和提純，在進(jìn)行具體制備時要注意對所選原料、制備條件的選擇和控制，例如對溶液pH和沉淀、溶解度積常數(shù)和沉淀等反應(yīng)條件的控制；在進(jìn)行分離提純時要選擇合適的分離法，例如沉淀采用過濾法；單一溶液直接采用蒸餾法；多種物質(zhì)的混合溶液采用萃取分液法等。

（三）學(xué)會審題

在對學(xué)生進(jìn)行化工流程題訓(xùn)練時，要先教會學(xué)生審題，題目都是由題干、流程圖和問題三部分組成，在審題過程中，要引導(dǎo)學(xué)生細(xì)化每個關(guān)鍵點；題干主要介紹原料和最終得到的目標(biāo)產(chǎn)物（含副產(chǎn)物），以文字、圖表和反應(yīng)方程式進(jìn)行表述；而流程圖則展示整個化工生產(chǎn)全過程，原料處理、物質(zhì)提純（題目核心）、目標(biāo)產(chǎn)物的獲取過程（含副產(chǎn)物）等。仔細(xì)觀察，有的流程圖可能還隱含幾條暗線，如主線對應(yīng)目標(biāo)產(chǎn)物，出現(xiàn)折返線則代表可循環(huán)反應(yīng)，側(cè)線對應(yīng)副產(chǎn)品，題目最終問題涉及概念辨析、原理分析、數(shù)據(jù)運算和歸納總結(jié)等，這些在化工流程題目中基本不會變。

三、 化工流程例題分析

（一） 例題1

在了解流程題全貌的基礎(chǔ)上，深入分析試題中涉及的相關(guān)知識，將零散、瑣碎的知識點串聯(lián)起來，構(gòu)成完整的知識體系；以此為基礎(chǔ)鼓勵學(xué)生回歸教材，回歸化學(xué)原理，進(jìn)一步挖掘?qū)W生潛力，舉例說明。

接觸法生產(chǎn)硫酸時選擇五氧化二釩（V2O5）作為催化劑，該催化劑以硅藻土為載體，反應(yīng)完成后會產(chǎn)生大量廢催化劑，從其中回收V2O5既能提高資源利用率，又能避免進(jìn)一步污染環(huán)境，廢催化劑的主要成分如表1-1所示。

1. V2O5經(jīng)過“酸侵”處理后轉(zhuǎn)為VO+2，反應(yīng)的離子方程式為（ ），與此同時V2O4轉(zhuǎn)變成VO2+。請問廢渣1的主要成分是（ ）。2. 想要將3 mol的VO2+轉(zhuǎn)化成VO+2，需要KClO3至少（ ）mol。3. 通過中和作用確保釩在溶液中以V4O4-12的形式存在，請問“廢渣2”中含有（ ）。4. “流出液”中陽離子最多的是（ ）。解答：引導(dǎo)學(xué)生了解整個工藝環(huán)節(jié)，明確此題考核的是從廢催化劑中回收V2O5，整個回收流程涉及7個環(huán)節(jié)；如第1小環(huán)節(jié)中隱含信息——V元素化合價不變，表明該反應(yīng)過程不是氧化反應(yīng)，依據(jù)原子守恒得出具體反應(yīng)式；再如第2環(huán)節(jié)中將氧化還原反應(yīng)理論清晰勾勒出來，VO2+被KClO3氧化成VO+2，了解相關(guān)價態(tài)后通過電子守恒定律簡單計算后得出答案；再次分析題干，通過題目中給出方程式依據(jù)平衡移動理論判斷洗脫效率；流程中已經(jīng)暗示“流出液”中最多的陽離子。

（二） 例題2

化學(xué)造福人類研究的主要課題就是有效去除污染物與充分利用資源。一科學(xué)研究小組脫硫劑選擇軟錳礦（MnO2及少量金屬化合物，如鐵、鋁、銅等），以圖2-1所示流程將煤尾氣中的二氧化硫脫除，獲得電池材料MnO2。

圖2-1 流程示例

請問：

（1）生產(chǎn)流程中過濾操作進(jìn)行多次，實驗室過濾操作時用到的硅酸鹽材質(zhì)的儀器主要有玻璃棒、（ ）、（ ），玻璃棒的作用是（ ）。（2）溶液中的Al3+和Fe3+通過MnCO3去除掉，去除原理是（ ）。（3）工業(yè)生產(chǎn)中KMnO4通過電解K2MnO4水溶液的方法獲得，陽極采用惰性電極，陰極選擇金屬鐵，陽極電極反應(yīng)式是（ ）。（4）可以準(zhǔn)確測出一定條件下燃煤尾氣中二氧化硫含量的是（ ）。

A. 酚酞試液、氫氧化鈉溶液

B. KMnO4溶液經(jīng)過稀硫酸酸化

C. 淀粉溶液與碘水

D. 酚酞試液與氨水

分析：（1）過濾操作中涉及很多儀器設(shè)備，但硅酸鹽材質(zhì)的只有燒杯、漏斗及玻璃棒，玻璃棒主要通過引流避免出現(xiàn)液體飛濺情況。（2）化學(xué)性質(zhì)表明，Al3+和Fe3+均與水發(fā)生水解反應(yīng)，如下：

Al3++3H2OAl（OH）3+3H+

Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+

與水中的氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)造成溶液堿性降低，平衡出現(xiàn)正向移動，進(jìn)而生成氫氧化物沉淀，達(dá)成去除金屬離子的目的。（3）電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素的化合價升高，根據(jù)生產(chǎn)目的，應(yīng)使MnO2-4放電生成MnO-4，電極反應(yīng)式為MnO2-4-e-MnO-4。（4）A. NaOH溶液直接吸收SO2，可能生成Na2SO3與NaHSO3，或是二者混合物，酚酞指示劑不能判斷最終產(chǎn)物及組成，所以并不能計算SO2的含量；B. SO2與酸性溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物固定，反應(yīng)現(xiàn)象明顯，可以準(zhǔn)確計算SO2的含量；C. SO2與I2有確定的反應(yīng)：SO2+I2+H2O2HI+H2SO4，淀粉可以顯示反應(yīng)終點，現(xiàn)象明顯，所以能準(zhǔn)確計算SO2的含量；D. 氨水是弱溶液，與SO2反應(yīng)的產(chǎn)物不固定，不能準(zhǔn)確計算SO2的合量。答案選BC。

四、 結(jié)語

化學(xué)流程題是命題者根據(jù)高中化學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容和特點，選取相關(guān)的化學(xué)材料，利用工業(yè)上較為簡單的化工流程作為試驗載體展示出來；這類題目初看時復(fù)雜難懂，且占篇幅較大，分值較多，但實際細(xì)看就會發(fā)現(xiàn)，他所設(shè)置的問題度比較簡單和常見，只要我們在平時訓(xùn)練過程中準(zhǔn)確掌握流程題的大方向，明白每一個環(huán)節(jié)設(shè)置的目的和結(jié)果，就可以根據(jù)所提問題進(jìn)行解答，完全沒必要將每一環(huán)節(jié)的原理設(shè)置，加重學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)和解題難度。

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作者簡介：

王文鈿，福建省漳平市，福建省漳平第一中學(xué)。endprint