專題整合 尋找規律 抓住“三基” 提升素養

張燕靜

摘要： 為適應新高考要求，改變按課本順序回顧整理知識點的“炒冷飯”方式，通過主題式復習整合教學內容，尋找過程規律，抓住基礎知識、基本過程和化工生產基本原則（三基），突出重點，促進知識的多向聯系，優化學生的認知結構，提升思維和解決問題的能力、培育學生核心素養，取得良好效果。

關鍵詞： 新高考;主題式復習;化工生產專題;三基思想;海水綜合利用

文章編號： 10056629（2018）3005705 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

化學工業對于國計民生具有無可替代的重要作用，中學化學中有關化學工業內容的教學，不但能使學生了解化學知識的工業應用，對學生進行技術教育、培養實踐能力，而且在養育“開發利用自然資源造福人民、服務社會”以及“保護人類生活、生存環境”等觀念、養成社會責任心和創新創業精神等方面，可以作為有效的載體使學生受到生動的教育。因此，化工內容一直是中學化學中的重要部分，也是高考中常常出現的題材。這類試題涉及化學反應、化學平衡原理、溶解平衡理論、電離平衡理論、水解理論、電化學原理、物質制備和分離、化學實驗、綠色化學，甚至物質結構理論的應用以及讀圖析圖等信息提取和處理能力、分析解決生產實際問題的能力以及知識遷移能力，因此，化工內容一直是學生學習的難點。《上海市高中化學學科教學基本要求（試驗）》規定化工生產為6個專題，若按常規逐一地進行專題復習，用時多，效果差，很難適應新高考的要求。在這個背景下，用主題方式復習化工生產內容，著重整合內容，尋找規律，抓住基礎知識、基本過程和化工生產基本原則這“三基”，不但可以突出重點，獲得“提升能力、培育核心素養”的效果，而且用時少、學生的學習積極性高，能較好地適應新高考的一系列新變化。

下面以“海水的綜合利用”為例介紹基于主題的高三化工生產專題復習教學。

1 設計思路

提溴提碘是高一化學“開發海水中的鹵素資源”一章的內容，知識起點比較低，但包含了化工生產的基本方法和所需的化學基礎知識?！昂Ｋ木C合利用”專題應該在學生自行復習的基礎上，著重引導學生整合海水曬鹽、氯堿工業、提溴提碘工業等知識，通過探索過程規律，實現知識的深化、能力的提升、觀念的強化。在學生自主復習的基礎上提升，在提升中復習，使提升與復習融合，避免單調乏味的簡單重復，提高復習的效率。

教學流程見圖1。

圖1 教學流程

2 教學過程

投影： 藍色的海洋。

講述： 浩瀚的海洋號稱“藍色的聚寶盆”，從海面到海底，蘊藏著種類繁多、數量巨大的生物資源、化學資源、礦產資源、動力資源、空間資源等，形成一個獨特的資源領域。這節課我們主要復習跟海水化學資源利用有關的內容（藍色的海洋畫面上疊加課題名稱“化工生產專題復習： 海水的綜合利用”）。

投影： 見表1。

講述：

海水中有許多寶貴的化學資源。

人類利用海洋化學資源大體上經歷了海水曬鹽、氯堿工業、海水提溴、提鎂、提鉀、海水淡化等階段。

投影： 見圖2。

圖2 人類利用海水化學資源的發展簡史

講述： 我們已經學過一些跟海水化學資源利用有關的知識，課前同學們也初步復習了這些知識，這節課我們主要關注幾個海水化學資源利用過程有哪些相同或相似之處，找找有沒有規律性的東西。

2.1 海水曬鹽

發問：“海水曬鹽”的原料是什么？基本工藝是什么？主要產物是什么？（學生回答）

投影： 見圖3。

圖3 海水曬鹽流程

發問： 粗鹽含有較多雜質，是哪些雜質？能不能直接食用或者電解？怎樣進行精制？這里利用了氯化鈉的什么性質特點？（學生回答）

投影： 見圖4。

圖4 粗鹽精制流程

提問： 請解讀粗鹽提純的過程。

（學生分析粗鹽提純的過程）

追問1：

沉淀劑為什么要過量？

沉淀劑的添加順序有要求嗎？

生成的沉淀成分是什么？

追問2：

加鹽酸的目的是什么？

蒸發的目的是什么？

追問3：

為什么蒸發可以得到大量固體？

蒸發到什么程度為止？

2.2 氯堿工業

投影： 上海氯堿總廠鳥瞰。

講述： 應用物質分離原理提純粗鹽，得到的精鹽可以作為氯堿工業的原料。請同學們分析氯堿工業的流程。

投影： 氯堿工業基本流程（見圖5）。

圖5 氯堿工業基本流程

提問： （1） 電解的產物有哪些？書寫氯堿工業主反應的化學方程式。

（2） 脫鹽的目的是什么？為什么脫鹽時要冷卻？

（3） 為什么要循環利用原料？是怎樣循環利用原料的？

（學生分析氯堿工業流程，理解脫鹽目的、冷卻脫鹽原理、原料循環利用目的）

（4） 從海水中制得堿要經過哪些階段？

（原料準備處理、化學反應、加工提取產品3個基本階段）

投影： 見圖6。

圖6 海水中制堿的步驟

講述： 提高原料的利用率是化工生產中的基本原則之一。

2.3 工業提溴

投影： 海水提溴場景。

講述： 提取了食鹽的海水通常叫“鹵水”，里面還含有大量的微量元素，有“海洋元素”之稱的“溴”元素主要就是從鹵水中提取得到的。

投影： 見表2。

發問： 這是空氣吹出堿液吸收法過程，請問：

（1） 熱空氣吹出的溴為什么還要用堿液吸收、把溴變成離子，然后再酸化、蒸餾呢？

能寫出溴與碳酸鈉反應的化學方程式嗎？

（2） 蒸餾時的溫度不能太高也不能太低，一般控制在80～90℃，是何道理？（提示： 溴的沸點是58.5℃）

化工生產流程往往不是唯一的。例如，熱空氣吹出的溴蒸氣還可以用酸吸收法，即用二氧化硫來吸收。

（3） 這時流程如何改變呢？同學們能不能把后面的流程補畫完整？

（4） 溴元素跟二氧化硫發生什么作用？生成什么物質？這時溴元素以什么形式存在？最后怎么得到單質溴？應該怎么處理？用什么來氧化？（生成硫酸和氫溴酸。用氯氣進行二次氧化）

說明： 接下來的流程跟堿吸收法是一樣的，通過蒸餾，最后得到溴的單質。

目前，我國90%以上的溴用空氣吹出酸液吸收法生產，與堿液吸收法相比，吸收液含溴量高30%～40%，水蒸氣消耗量低30%左右，耗電量低35%～40%。

原料利用率高、產率高、總能耗低、工藝簡單是化工生產的基本原則。

提問： 通過這兩種方法的分析，請概括工業提溴的基本步驟。

（原料的準備： 濃縮海水，富集溴;主反應： 氧化反應;產品的提取： 利用物質的性質）

投影： 見圖8。

圖8 工業提溴步驟

2.4 工業提碘

投影： 海底植物。

講述： 鹵水中也含碘元素，但含碘量比海洋植物如海帶、海藻的含碘量低得多，所以工業提碘以海藻、海帶為原料。海藻、海帶中的碘是以有機化合物形式存在的，它們通常難溶于水，因而不能用水溶法提取。怎么辦？一般先把海藻、海帶灼燒成灰，把其中的碘轉化成易溶于水的無機碘化物。

發問： 下一步怎么辦？

我們在實驗室中怎樣從灰分中提取碘？用什么樣的裝置？要進行哪些操作？

怎樣選擇萃取劑？

實際上，工業生產的規模要遠遠大于實驗室制取，有機溶劑萃取分離法只能在實驗室用，不適合于工業生產。工業生產的基本流程如圖9所示，請同學們分析工業提碘的過程，寫出有關反應的化學方程式。

圖9 工業提碘流程

講述： 含I -的水溶液除了用氧化熱空氣吹出法生產外，還可以用吸附法或者離子交換法生產。但是，吸附劑的洗脫和離子交換樹脂的再生都會產生大量廢水，會增加處理成本。必須綜合考慮各種因素選擇適宜的生產工藝和方法，力求污染少、成本低。

2.5 小結

通過以上化工生產，我們從海水中得到了鹽、制得了堿，提取了氯、溴、碘，實現了海水的綜合利用。

化工生產是化學科學知識的綜合應用的具體實踐。對于化工生產，我們要：

（1） 關注它涉及哪些基礎知識。請同學們歸納一下化工生產中涉及哪些化學基礎知識？

（物質的組成、性質與化學反應原理;物質的分離與提純方法）

（2） 抓住化工生產過程的基本環節。根據我們這節課復習的“海水的綜合利用”專題，我們要抓住生產流程的哪些環節？

（根據原料的成分和資源情況確定原料的選擇與預處理;

根據化學反應確定工藝條件與操作;

根據原料成分和反應過程確定產物的分離與加工）

投影： 見圖10。

圖10 工業生產過程

工藝操作往往跟我們熟悉的實驗操作有相似之處，但由于反應物的量大，使得操作復雜了很多，需要考慮的問題也多了很多。復習時要注意它們的異同，關注有關工藝操作跟哪些實驗操作相似，又有什么不同。

（3） 了解化工生產過程設計的基本原則。通過“海水的綜合利用”專題復習，你們認為應該遵循哪些原則？為什么？

（努力提高生產效率——開發資源，服務國家，滿足人類需要;

盡量綜合利用，提高原料和能量的利用率，實行聯合生產——珍惜資源，降低成本;

減少“三廢”排放，盡量避免產生有害物質——保護“青山綠水”，保護人類生存環境）

說到“綜合利用、聯合生產”，還有幾個問題：

（1） 你們能不能畫一幅海水“綜合利用、聯合生產”圖，包括海水曬鹽、制堿、提溴和提碘？

（2） 對這樣的“綜合利用、聯合生產”方案，你滿意嗎？還可以增加哪些內容？

對，我們學過“海水提鎂”，我們還可以把“海水提鎂”也加進“海水綜合利用、聯合生產圖”中。不過，《上海市高中化學學科教學基本要求（試驗）》規定化工生產的具體實例以“提溴提碘、合成氨工業、硫酸工業、純堿工業和石油化工、煤化工”6個教學內容為主。

一開始我們就說到： 海洋是“藍色的聚寶盆”，海水中有許多寶貴的化學資源。海水的綜合利用還大有“文章”可做。例如，海水中含量最大的資源——水的制取就很值得關注，我國的海岸線很長，海島和沿海地區開發需要大量的淡水。目前，我國的大型海水淡化工程已經達到每天10萬立方米規模，無論是用蒸餾法、膜法，還是其他方法，都會使海水中的其他資源成分濃縮，我們是不是也可以在海水的綜合利用、聯合生產圖中加進這個內容？

“海水綜合利用、聯合生產”是化學知識應用于實際以及化工生產技術發展的一個實例，未來的化學工業一定會向著更經濟、更環保的方向努力，未來的技術會不斷變化、革新，但不變的是化工生產的基本步驟和基本思想，是化工生產中對化學實驗、化學反應原理、物質的性質等知識的綜合應用。在接下來的合成氨工業、硫酸工業、純堿工業中我們將繼續學習、理解和豐富這些化工生產的核心知識。

3 結束語

在高三多年的教學實踐中，第一次嘗試基于主題的高三專題復習，就在課堂教學中收獲了預期的效果，得到了同事、同行和學生的肯定。以主題為中心對知識進行整合，將零散的化學知識根據主題相關的內容聯系起來，并根據主題不斷重復、強化、熟練、完善和提升，讓學生在建構知識網絡的同時獲得對相關主題全面而深入的認識。通過主題式復習教學，改進了傳統的高三化學復習模式，改變了按課本順序“炒冷飯”式的回顧整理知識點方式，通過整合知識，整合教材，促進知識的多向聯系，優化學生的認知結構，提高思維和解決問題的能力。

在新高考改革背景下，在有限的課時內，在學生有限的精力下，教師需要不斷探索和創新，變以單純知識為本的復習課為以學生發展為本的復習課，真正體現新高考改革的思想，用化學學科的魅力去影響學生，努力構建學生的學科思維能力。在接下來的高三教學中，繼續探索優化專題的模式，研讀學科基本要求，精選相關習題，使高三的復習效率更高。

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