高考化學工藝流程題復習策略研究

【摘要】本文解讀化學學科必備知識與關鍵能力的概念，分析廣西近三年高考所采用的全國卷中的工藝流程試題，闡述優化高考化學工藝流程題復習的策略，提出引導學生構建知識體系夯實必備知識、以問題驅動培養學生信息獲取與加工的能力，以及教會學生總結方法培養模型建構與認知能力等策略。

【關鍵詞】高考化學 必備知識 關鍵能力 工藝流程題

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）05-0138-04

新高考評價體系強調“能力為重、知識為基”，歷年高考化學試題也十分注重考查學生所具備的知識與能力。筆者解讀知識與能力的相關概念，對廣西近三年高考所采用的全國卷的工藝流程題進行統計與評析，并談談如何在化學教學中培養必備知識與關鍵能力，以期優化和改進工藝流程題復習教學。

一、化學學科必備知識與關鍵能力

化學學科必備知識是學生面對化學問題情境時，能高質量地解決問題所應具備的化學基礎知識、基本技能。能力的考查包括必要的基礎知識、基本技能，因此學生應注重常考知識點的積累。

化學關鍵能力既具有學科特性，又具有關鍵性。鑒于此，筆者將化學關鍵能力定義為：學生面對化學問題情境時，逐漸具備并用于解決有關化學問題且能起到關鍵作用的能力。它既是高考評價體系的核心內容，又是培育具有關鍵能力人才的要求。

二、必備知識和關鍵能力考查在近三年高考工藝流程題中的體現

（一）重視必備知識的考查，體現基礎性和綜合性

從考查的知識體系看，工藝流程題涉及的知識范圍較廣，一些命題還涉及知識點的整合提升，題目難度系數大。但常考的知識點落腳點較低，學生只需將必備知識與題目所給信息整合并加以分析推理，便可順利解題。

統計顯示，廣西近三年高考所采用的全國卷中的工藝流程題考查頻率較高的必備知識有：元素化合物的性質、氧化還原反應、實驗條件的選擇與控制、定量計算、陌生情境方程式書寫和平衡移動原理。這些高頻考點不是孤立考查，而是有機融合，即同一道題涉及多個知識板塊，綜合性強。

（二）突出關鍵能力的考查，體現導向性和全面性

1.信息獲取與加工能力

工藝流程試題提供了大量看似無規律的化學信息，學生需要快速閱讀文本并捕獲有用的信息，過濾掉干擾成分，對有價值的信息加工后將其與舊知識相整合，從而建構新知識。化學信息常見的形式有文字信息、圖表信息和化學反應信息等。

例1（2020全國Ⅲ卷）27.（節選）某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質。采用如圖1所示工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體（NiSO4·7H2O）：

回答下列問題：

（1）“堿浸”中NaOH的兩個作用分別是? ? ? ?。為回收金屬，用稀硫酸將“濾液①”調為中性，生成沉淀。寫出該反應的離子方程式? ?。

（2）（3）（4）（5）（6）略。

要回答流程圖“堿浸”中NaOH的作用，學生很快提取到“廢鎳催化劑中含Al及其氧化物”的文字信息，再與已有認知“Al及其氧化物能溶于強堿”相整合，從而得出答案為“溶解Al及其氧化物”。雖說文字信息是直接且容易被接收的信息呈現形式，但有些文字信息較為隱蔽，如題干中的“油脂”，學生若留意不到這個關鍵信息，就難說出NaOH的第二個作用。因此，審題要仔細、全面，挖掘出關鍵隱含信息。

例2（2019全國Ⅲ卷）26.（節選）高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如圖2所示。回答下列問題：

相關金屬離子[c0（Mn+）=0.1 mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

（1）（2）略。

（3）“調pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應調節為? ? ～6之間。

（4）（5）（6）略。

解決這個問題要利用表格中的信息。通過“調pH”除去Fe3+和Al3+，但不能沉淀Mn2+、Mg2+、Zn2+、Ni2+，根據表格中pH范圍可知，應將其調節到4.7～6之間。以上信息以數據表格的形式呈現，類似的還有圖像信息。學生要想順利解決這類問題，應多訓練讀圖表的能力，從圖表中獲取、篩選出關鍵數據信息，并根據需要進行數據轉化。

例3（2021全國甲卷）26.（節選）碘（紫黑色固體，微溶于水）及其化合物廣泛用于醫藥、染料等方面。回答下列問題：

（1）（2）略。

（3）KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1 mol I2，消耗的KI至少為? ? mol。I2在KI溶液中可發生反應I2+I-[]I[-3]。實驗室中使用過量的KI與CuSO4溶液反應后，過濾，濾液經水蒸氣蒸餾可制得高純碘。反應中加入過量KI的原因是? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

欲解釋“加入過量KI”的原因，必須要借助已知信息“I2+I-[]I[-3]”，若加入過量KI，則該可逆反應平衡會右移，可防止單質碘析出。在這種情境下，化學反應本身即為關鍵信息。解決此類問題，要求學生先分析該化學反應的特點，弄清其原理，再與相關知識整合，進而解決問題。

2.證據識別與推理能力

工藝流程試題呈現了一些宏觀現象，在問題情境中，學生應快速識別宏觀現象并使其轉換、形成證據，利用證據對問題的結論做出大膽的假設，再結合題給信息、知識經驗進行驗證，從而獲得結論。

例4（2021全國甲卷）26.（節選）碘（紫黑色固體，微溶于水）及其化合物廣泛用于醫藥、染料等方面。回答下列問題：

（1）I2的一種制備方法如圖3所示：

①加入Fe粉進行轉化反應的離子方程式為? ? ? ? ? ，生成的沉淀與硝酸反應，生成? ? ? ? 后可循環使用。

②略。

（2）（3）略。

解答此題時，考生已推導出懸濁液主要成分是AgI，且知道它是一種鹽。往懸濁液中加入Fe粉時，學生很快識別到“沉淀”這個宏觀現象并以之為證據，結合該證據做出“Fe置換出AgI中的Ag”“Fe與AgI不反應”等假設，再結合流程圖中“通入Cl2氧化”以及金屬間的置換規律加以驗證，從而獲得正確的方程式。

3.模型建構與認知能力

工藝流程題題型繁多，命題角度層出不窮，如果沒有統一的解題模式，那么復習時就容易陷入題海戰術的怪圈。反之，如果學生平時能建構出同類題型的解題思維模型，就能收獲多題一解，實現舉一反三，輕易突破信息多變題、繁雜抽象題和復雜計算題等。

廣西近三年高考所采用的全國卷工藝流程題的統計結果顯示，考查頻率最高的是陌生情境下方程式的書寫，看似情境陌生且解題難度大，實則在題干或問題中提供了寶貴的已知信息，只要學生將關鍵信息與原有認知相結合，建構出陌生情境下方程式書寫的一般思維模型，就能讓書寫化繁為簡。

三、教學啟示

（一）構建知識體系，夯實必備知識

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》指出，知識的結構化是必備知識向學科關鍵能力轉化的關鍵。化學必備知識零散，不便于記憶和應用，教師可讓學生自主歸納知識點：按一定的邏輯關系編排知識點，形成知識網絡體系，有序地畫出概念關系圖。知識體系化能加深對問題本質的理解，使得提取和運用知識也更為便捷有效。工藝流程題常考查元素化合物知識，構建概念關系圖可達到輕松復習的目的。

概念關系圖是圍繞著若干條主線向四周發散的，如“鐵及其重要化合物”的典型主線是“鐵單質→鐵的氧化物→堿→鹽”，這幾類物質在一定條件下可以相互轉化，同時又具有各自獨特的化學性質，根據這些邏輯關系逐步補充概念圖，使小型概念圖成長為中型概念圖，最后成為大型概念圖，使知識網絡體系趨于完善。

（二）問題驅動，培養信息獲取與加工能力

欲提升學生的信息獲取能力，首先要鍛煉他們閱讀文字材料的速度，其次是在課堂上放手讓學生自主獲取、解讀和把握信息，最后以真實復雜的文字背景材料開展針對性訓練。欲提升學生的信息加工能力，就要引導學生對短時記憶里的信息進行復述，使這些信息得以長時間儲存到學生的“信息庫”中，以便他們根據需要再次提取或按自己的加工程序進行認知加工。

在教學中，教師可精選與教學目標達成相關的科技前沿、社會熱點和生活實例等方面的素材，結合要落實的知識點將素材信息提煉、設計成驅動性問題，激發學生主動分析、解決。

如圖4教學案例所示，教師結合“焦化廠工藝流程”的學術文章素材，提煉出三個問題驅動學生思考。學生需要速讀、提煉素材并提取有價值的信息，與影響反應速率的外界因素、酸堿反應原理、實驗基本操作等核心認知相結合，從而獲得解決問題的思路。

（三）總結方法，培養模型建構與認知能力

核心反應是工藝流程題的中心環節，此處通常考查陌生情境下方程式的書寫。教師在教學中應引導學生建構解題的一般思維模型，以便收獲多題一解，做到舉一反三。以下是陌生情境方程式書寫的基本流程。

第一步，尋找主要反應物。流程圖涉及物質繁多，要追蹤參與反應的主要物質，關鍵是抓住物質轉化和元素流向的思維主線，并關注哪一步加入了哪些物質。如圖5是流程圖中Al、Li、Co等元素的三條流向箭頭。

第二步，判斷反應類型。學生可以根據反應物的性質或價態變化特點推斷反應類型。若反應物1為常見氧化劑、反應物2為常見還原劑，或價態發生改變，則該反應往往屬于氧化還原反應;若反應物1為強酸、反應物2為強堿，則該反應可能屬于非氧化還原反應。

第三步，推斷主要產物。若為氧化還原反應，則可依據“氧化劑被還原、還原劑被氧化”的規律、方程式兩邊電荷守恒以及題給信息來確定產物;若為非氧化還原反應，則由原子個數守恒以及題給信息來確定產物。例如，2019全國Ⅲ卷第26題第（1）問要求寫出“溶浸”中MnO2與MnS反應的方程式，已知MnO2是常見氧化劑，MnS中的S處于最低價態，具有較強的還原性，由此得出MnO2被還原為Mn2+、最低價S被氧化為硫單質。

第四步，配平、補缺項。若反應為氧化還原，則先依據“化合價升降法”確定參與氧化還原的物質的化學計量數，缺項物質通常借助電荷守恒法來推斷（常缺H+、OH-或H2O），未參與氧化還原的物質的化學計量數往往采用原子個數守恒法來確定。例如，2019全國Ⅲ卷26題要求書寫用NaIO3和NaHSO3制備I2的離子方程式，首先依據“化合價升降法”得到IO[-3]和HSO[-3]的化學計量數分別為2和5，根據方程式兩邊電荷守恒得知還生成H+，余下物質由原子個數守恒來確定化學計量數。

綜上所述，陌生情境方程式書寫的流程可用圖6的思維模型簡要表示。有了這套思維模型，任何情境下的方程式都能迎刃而解。

高考命題方向是高考復習道路上的向導，分析廣西近三年高考所采用的全國卷的工藝流程題以及教學實踐表明，通過構建知識體系來夯實必備知識、運用有效策略來培養關鍵能力是工藝流程專題復習的有效途徑。

參考文獻

[1]江合佩.高考化學學科關鍵能力考查及教學啟示[J].中國考試，2019（2）.

[2]曾兵芳，韋佳.新課程高考化學工藝流程試題的特點與啟示[J].考試與招生，2012（7）.

注：本文系南寧市教育科學“十三五”規劃立項課題“基于高中化學關鍵問題解決和關鍵能力培養的高考研究”（2019C694）的研究成果。

作者簡介：劉冬喬（1986— ），江西永新人，碩士研究生，教育碩士，一級教師，研究方向為中學化學課程改革。