“三物質追蹤法”解題模型的建立和應用

王麗平

化學實驗流程題是高考熱門題型，是元素化合物知識與生產工藝、化學原理、化學實驗等結合起來的綜合性試題，分值比重很大。化學實驗流程題引導化學教學過程中關注化學學科的應用性和實踐性，培養學生“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”等化學學科核心素養。該題型旨在考查學生在工藝流程中閱讀分析能力、化學反應原理在工藝流程中的應用能力、氧化還原反應分析能力、元素化合物性質及其轉化關系的理解和應用能力等。工業流程題以流程圖的形式呈現，以新情境方程式書寫、實驗操作、化學計算和重要物質的推斷等為考查方式。工業流程題綜合性強、情境新、學生感到難度很大，對流程題的態度現在是比較發怵。我通過構建“雜質成分確定的思維模型、濾液成分確定的思維模型和循環物質確定的思維模型”，追蹤這三個物質的去向，幫助同學們有效突破實驗流程題。

一、思維模型的構建與應用

（1）雜質成分確定的思維模型。除雜是工業流程中原料處理的重要環節。確定雜質成分，首先分析題干信息，明確原料成分和產品成分，然后利用原子守恒等知識確定除雜元素，根據物質性質和化學反應推斷出除雜元素對應的生成物，從而可確定雜質成分。若是不熟悉的雜質物質不了解其性質，一般題干會有信息提示，這一點同學們不用擔心。

以2018年新課標Ⅱ卷26題為例，根據題干信息可知，原料成分為ZnS（含有二氧化硅和少量FeS、CdS、PbS雜質）和產品成分為Zn，根據原子守恒推斷出雜質元素為Si、Fe、Cd、Pb和S，其中S元素在焙燒時已經以二氧化硫氣體的形式除去。根據物質的性質可知，二氧化硅與稀硫酸不反應，Pb元素對應的產物硫酸鉛不溶于水，故濾渣除二氧化硅外還有硫酸鉛。由于沉淀亞鐵離子的pH較大，需要將其氧化為三價鐵離子，通過控制pH得到氫氧化鐵沉淀;濾液中加人Zn粉置換出Cd，最后將濾液電解得到金屬Zn。

（2）濾液成分確定的思維模型。確定濾液成分，首先分析題干信息，明確原料成分，看清流程圖中的箭頭指向，根據物質性質寫出相關的化學反應，最后根據題干信息確定濾液成分。以2018江蘇卷16題為例，根據題干信息可知原料成分為氧化鋁、氧化鐵、二氧化硅、二硫化亞鐵和金屬硫酸鹽，根據物質堿浸時，氧化鋁，二氧化硅轉化為可溶于水的偏鋁酸鈉，硅酸鈉，向過濾后得到的濾液中通入過量的二氧化碳，二氧化碳與偏鋁酸鈉生成碳酸氫鈉和氫氧化鋁。

（3）循環物質確定的思維模型。確定溶液成分，首先分析題干信息，根據箭頭指向明確加入的物質，根據物質性質和化學反應確定生成的物質，然后對加人的物質和生成的物質進行對照，重復的物質即為循環物質。以2019新課標Ⅰ第26題為例，根據箭頭指向可知加入的物質為硫酸銨、碳酸氫銨，根據化學反應確定生成的物質為硫酸銨、硼酸、輕質氧化鎂等，然后對加入的物質和生成的物質取交集，得到循環的物質為硫酸銨，所以對應的是溶浸工序循環使用。

二、工業流程題的備課建議

（1）重視基礎，滲透觀念。工業流程題是綜合性試題，元素化合物、生產工藝、化學原理、化學實驗等知識是解決該題目的必備知識。在近幾年高考中，問題情境常常源于教材（例如2016·全國卷I、2016·北京卷、2017·全國卷II），工業流程題中的雜質成分也是教材中的典型物質，所以在高三復習時應“先學基礎知識和基本技能，再逐步組合，最后才能綜合應用”。另外，在復習過程中應不斷滲透反應觀、守恒觀、物質觀等化學基本觀念。

（2）重視應用，聯系生活。工業流程題關注化學在能源、材料、技術等方面的應用。在元素化合物知識復習時，不應停留在“紙上談兵”，應依托真實情景把教學內容與基本實驗、化學反應原理、氧化還原反應化工生產工藝、日常生活等結合起來，做到學以致用，而不是簡單的來回重復和死記硬背。

（3）重視方法，聚焦思維。工業流程題對學生信息的辨析與推理能力、分析與解決化學實際問題的能力等有較高的要求。在高三復習時應緊緊圍繞學生核心素養的培養，采用多種手段或方式，多運用結構化知識解決真實問題，使學生思維過程外化。在復習過程中，除了充分分析與歸納工業流程題的組成結構和特點外，還應通過解題過程的分析尋找解題的突破口，通過遞進式設問的方式構建解題思維模型，通過解題方法的培養聚焦證據推理與模型認知的化學核心素養。