“三物质追踪法”解题模型的建立和应用

王丽平

化学实验流程题是高考热门题型，是元素化合物知识与生产工艺、化学原理、化学实验等结合起来的综合性试题，分值比重很大。化学实验流程题引导化学教学过程中关注化学学科的应用性和实践性，培养学生“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等化学学科核心素养。该题型旨在考查学生在工艺流程中阅读分析能力、化学反应原理在工艺流程中的应用能力、氧化还原反应分析能力、元素化合物性质及其转化关系的理解和应用能力等。工业流程题以流程图的形式呈现，以新情境方程式书写、实验操作、化学计算和重要物质的推断等为考查方式。工业流程题综合性强、情境新、学生感到难度很大，对流程题的态度现在是比较发怵。我通过构建“杂质成分确定的思维模型、滤液成分确定的思维模型和循环物质确定的思维模型”，追踪这三个物质的去向，帮助同学们有效突破实验流程题。

一、思维模型的构建与应用

（1）杂质成分确定的思维模型。除杂是工业流程中原料处理的重要环节。确定杂质成分，首先分析题干信息，明确原料成分和产品成分，然后利用原子守恒等知识确定除杂元素，根据物质性质和化学反应推断出除雜元素对应的生成物，从而可确定杂质成分。若是不熟悉的杂质物质不了解其性质，一般题干会有信息提示，这一点同学们不用担心。

以2018年新课标Ⅱ卷26题为例，根据题干信息可知，原料成分为ZnS（含有二氧化硅和少量FeS、CdS、PbS杂质）和产品成分为Zn，根据原子守恒推断出杂质元素为Si、Fe、Cd、Pb和S，其中S元素在焙烧时已经以二氧化硫气体的形式除去。根据物质的性质可知，二氧化硅与稀硫酸不反应，Pb元素对应的产物硫酸铅不溶于水，故滤渣除二氧化硅外还有硫酸铅。由于沉淀亚铁离子的pH较大，需要将其氧化为三价铁离子，通过控制pH得到氢氧化铁沉淀;滤液中加人Zn粉置换出Cd，最后将滤液电解得到金属Zn。

（2）滤液成分确定的思维模型。确定滤液成分，首先分析题干信息，明确原料成分，看清流程图中的箭头指向，根据物质性质写出相关的化学反应，最后根据题干信息确定滤液成分。以2018江苏卷16题为例，根据题干信息可知原料成分为氧化铝、氧化铁、二氧化硅、二硫化亚铁和金属硫酸盐，根据物质碱浸时，氧化铝，二氧化硅转化为可溶于水的偏铝酸钠，硅酸钠，向过滤后得到的滤液中通入过量的二氧化碳，二氧化碳与偏铝酸钠生成碳酸氢钠和氢氧化铝。

（3）循环物质确定的思维模型。确定溶液成分，首先分析题干信息，根据箭头指向明确加入的物质，根据物质性质和化学反应确定生成的物质，然后对加人的物质和生成的物质进行对照，重复的物质即为循环物质。以2019新课标Ⅰ第26题为例，根据箭头指向可知加入的物质为硫酸铵、碳酸氢铵，根据化学反应确定生成的物质为硫酸铵、硼酸、轻质氧化镁等，然后对加入的物质和生成的物质取交集，得到循环的物质为硫酸铵，所以对应的是溶浸工序循环使用。

二、工业流程题的备课建议

（1）重视基础，渗透观念。工业流程题是综合性试题，元素化合物、生产工艺、化学原理、化学实验等知识是解决该题目的必备知识。在近几年高考中，问题情境常常源于教材（例如2016·全国卷I、2016·北京卷、2017·全国卷II），工业流程题中的杂质成分也是教材中的典型物质，所以在高三复习时应“先学基础知识和基本技能，再逐步组合，最后才能综合应用”。另外，在复习过程中应不断渗透反应观、守恒观、物质观等化学基本观念。

（2）重视应用，联系生活。工业流程题关注化学在能源、材料、技术等方面的应用。在元素化合物知识复习时，不应停留在“纸上谈兵”，应依托真实情景把教学内容与基本实验、化学反应原理、氧化还原反应化工生产工艺、日常生活等结合起来，做到学以致用，而不是简单的来回重复和死记硬背。

（3）重视方法，聚焦思维。工业流程题对学生信息的辨析与推理能力、分析与解决化学实际问题的能力等有较高的要求。在高三复习时应紧紧围绕学生核心素养的培养，采用多种手段或方式，多运用结构化知识解决真实问题，使学生思维过程外化。在复习过程中，除了充分分析与归纳工业流程题的组成结构和特点外，还应通过解题过程的分析寻找解题的突破口，通过递进式设问的方式构建解题思维模型，通过解题方法的培养聚焦证据推理与模型认知的化学核心素养。