一道高考化学工艺流程题的说题案例设计及实施

新疆 张新芹 福建 洪兹田

目前，说题活动已成为教研部门和中小学开展试题研究、提高试题讲评质量的重要举措。“说题说什么”“仅仅描述试题的考查内容和解题过程够不够”“说题的程序和准备有哪些”“如何规范撰写说题稿”“如何说题才能切中本质并切实提高试题讲评课的实效”……基于以上问题笔者对说题的内涵、程序、关键和要素进行梳理和总结。同时，以2013年全国卷Ⅰ理综化学工艺流程题为例，呈现完整说题案例稿，梳理说题的功能价值。希望通过说题促进教师研究试题并提升专业水平。

一、说题解读

1.说题的内涵

说题包括教师说题、学生说题和师生互动说题(本文所讨论的说题特指教师说题)。说题是类似于说课的一种教育教研展示和讨论活动，是说课的延续和创新，是一种深层次备课后的展示。说题的内涵界定如下：教师以教育教学理论为指导，在深入分析与研究试题的基础上，向其他教师、教研人员或专家采用口头语言和有关辅助手段(如PPT等)，对该道(类)试题讲评时的教学规划(即教学设想)及依据进行阐述的一种教研活动形式。

2.说题的程序

对于说题的教研活动，通常包括“选题——做题与析题——规划——说题”四个阶段。各个环节的任务和流程如图1。

图1 说题的程序

3.说题的关键点

说题的三个关键点：说出题、说解题和评题。具体阐述如下(图2)。

图2 说题的关键点

4.说题的基本要素

针对所选择的一道(类)题，着重说清以下要素：

图3 说题的基本要素

二、说题案例

1.试题呈现及答案

回答下列问题：

(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为________。

(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式：________________________________________。

(3)“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式：________________________________________；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是____________________________________。

(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式：________________________________________。

(5)充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式：________________________________________________。

(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是____________________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有________(填化学式)。

【答案】(1)+3

(6)Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4

2.考点分析及思想方法

(1)试题情景

本题紧密联系生活实际，以锂离子电池的正极材料再生利用的工艺流程作为情境，体现化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性，自然地融入了“科学态度与社会责任”的素养教育。通过工艺流程、电化学、氧化还原反应、化学技术常识等多维融合，考查学生综合应用所学知识、原理、方法解决工业生产实际问题的能力。

(2)内容领域和测试目标

本题为典型的工艺流程题，涉及元素化合物、电化学和化学新技术的内容。考查学生必备知识的同时也考查学生信息理解、信息转化能力，分析和解决化学问题的能力和实验探究能力，体现了以理论和实践为基础的多元学习能力的考查要求。一方面要求学生能通过对流程图的观察、分析，准确提取题目中的有效信息解答问题，如第(3)(4)题反应产物的准确寻找；另一方面更要求学生根据基本概念、原理，准确判断、合理推理和迁移解答问题，如第(5)题需利用电化学的相关原理。整体思维容量较大，较好地考查思维的整体性和深刻性，实现了对学生思维品质的深度考查。

首先，重点发展传统专业。传统专业是高职学校从建校以来在此方面就一直很有建树的专业，在长期的教学过程中，不但有专业师资队伍，还形成了独特的培养模式。对此，高职学校就应该在自己优势专业的基础上，迎合时代发展潮流，继续增强优势专业的社会地位，让优势专业成为学校的名片，在此基础上广泛吸收社会各种资源，从而进行其他专业的开设。

(3)学生应答要求

在知识层面上，学生应可以根据化学式判断元素化合价，具有氧化还原反应的基本思想，了解原电池和电解池的工作原理，熟练书写电极反应式和电池反应方程式，了解常见金属单质及其重要化合物的主要性质及应用，掌握物质的分离方法。在能力层面上，学生应具有通过文字信息、流程图等获取信息、解决化学问题的能力；设计或改进实验方案，对给出的实验方案作出评价或改进，评价实验方案优劣的能力；树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的绿色化学思想。

3.解题思路分析

本题紧密联系生活实际，以锂离子电池正极材料的再生利用工艺为情境，考查内容涉及常见金属元素、非金属元素及其化合物的性质与应用，化学方程式、离子方程式与电极反应式的书写，氧化还原反应的本质与配平，常见化学电源的种类及其工作原理，常见元素的化合价及根据化学式判断元素化合价，反应条件对产物的控制与影响，离子反应的概念、质量守恒定律的含义。

(1)此问较简单，LiCoO2中Li、O分别为+1、-2价，易求出Co为+3价，属送分题。

思维障碍：学生无法正确判断出钴酸锂、乙炔黑与NaOH溶液均不发生反应，造成学生对体系成分分析的极度混乱和极大干扰。问题产生的根源在于：①部分学生不知道乙炔黑即炭黑，无法判断出乙炔黑(炭黑)不与NaOH溶液反应；②学生未曾学过钴酸锂(LiCoO2)，对其性质一无所知，很难判断出其不与NaOH溶液反应。本题考查学生的元素守恒观、证据推理意识和思维的系统性，要求学生根据流程图中的物质变化，特别是含钴物质的转化及核心元素Co的价态变化进行分析推理。据此推测出钴酸锂(LiCoO2)存在于“正极碱浸”后过滤得到的滤渣中，即钴酸锂(LiCoO2)不与NaOH溶液反应。

②根据“可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液”，结合“酸浸”步骤的反应进行分析。因H2SO4表现酸性、H2O2表现还原性，故HCl与LiCoO2反应时表现酸性和还原性,LiCoO2与HCl发生氧化还原反应时，LiCoO2被还原生成CoCl2(Co由+3价→+2价)，HCl被氧化生成有毒的Cl2，故缺陷是有Cl2生成，污染较大。实验方案的缺点一般可从原料的价格、来源或是否产生污染物等角度分析。

思维障碍：学生未建立陌生方程式，特别是氧化还原反应型和复分解反应型书写的思维模型，对陌生方程式的书写存在畏难情绪，不敢放手去分析或推测反应机理。平时复习时往往更重视氧化还原反应型，而此题恰好是复分解反应型，导致学生对此题“惊慌失措”。

思维障碍：未建立电池的思维模型和电化学电极反应式的书写模式。

(6)放电时，负极上生成Li+，Li+经由电解质向正极移动并进入正极材料中，生成LiCoO2，故有利于锂在正极的回收。学生只要明确原电池放电过程中内电路离子移动方向，即阴离子移向负极，阳离子移向正极，问题即可迎刃而解。根据整个流程图中的化学反应，可回收到的金属化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。

思维障碍：对于“放电处理”有利于锂在正极的回收的分析普遍存在困难，根本原因在于学生未能结合放电时负极、正极反应式，从微观视角分析Li+的移动方向及转化形式。

4.试题拓展延伸及变式分析

(1)氧化还原反应是化学反应中极为重要的一种类型，帮助学生树立氧化还原观也贯穿于整个高中化学教学。对氧化还原反应这一重要概念、观念的考查，可做如下变式：

变式1：“酸浸”步骤，氧化剂和氧化产物分别是____________、____________。

变式2：“酸浸”步骤，1 mol H2O2参加反应，转移的电子数目是________________________________________________。

变式3：重铬酸钾、高锰酸钾等氧化剂在酸性条件下氧化性更强，这两种氧化剂为何不用盐酸酸化，而常用稀硫酸酸化？

(2)电化学一直是高考中的高频考点及重难点。学生必须熟悉原电池和电解池的工作原理，并能熟练书写相应电极的电极反应式和总反应方程式。对电化学相关知识的考查，可做如下变式：

变式1：写出该锂离子电池充电时的阳极反应式：________________________________________。

变式2：该锂离子电池充电时Li+向________(填“阴极”或“阳极”)移动。

变式3：放电时当外电路有1 mol电子从________(填“正极”或“负极”，下同)到________移动时，内电路中有________mol Li+向________移动。

5.试题的价值、反思及感悟

(1)试题的价值

本题以流程图形式展示整个工艺流程。知识层面上涉及金属回收、物质性质、氧化还原反应规律、电化学知识、实验方案的评价、物质的分离提纯原理等的考查；能力层面上主要考查了信息理解能力及信息转化能力。另外，试题情景素材贴近社会，隐含了珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的“绿色化学”理念，重视化学概念原理、化学技术与人文内涵的完美结合。试题较为综合，起点高、落点适中，区分度较高，如本题中电极反应式的书写是难点，做题时应注意从题目中获取关键信息，对学生的思维能力要求较高。

(2)试题的反思及感悟

本题对学生的学习品质、思维品质、认知水平及能力要求较高，教学中应注意如下问题。

①要注重培养学生的实验能力，尽可能多地带领学生做教材中的经典实验和综合性拓展实验，如海带中碘单质的提取涉及浸取、过滤、萃取等操作，把实验作为提升教学质量的切入点，重视实验及实验教学的研究，充分挖掘实验的教育教学功能。

②试题讲评要认真挖掘、品评、赏析试题蕴含的测量功能，加强解题的策略和方法的引导、点拨，充分认识学生的思维障碍，将学生解题的模糊认识清晰化。尽量把课堂还给学生，留给学生充足的时间思考、分析和反馈，帮助学生突破思维定式和克服畏难情绪，并形成解决一类问题的分析思路。

③建构化学思维模型。本题可引导学生根据已有知识和自己的解题思路建构氧化还原反应模型、电化学模型、工业流程分析模型。让学生在相对完整的知识体系中，归纳、总结、自主建立一个完整的化学知识体系，逐步形成自己在学习、应用化学过程中的思维模型。如从流程图题的大量信息中寻找有用信息是教学的难点，做题过程中，应该引导学生先浏览整个流程和设问，针对提问结合流程中的相关信息，采用正推、逆推、中间向两边推等方法，得出相对完整的流程图，再针对设问逐一解答，防止学生过于拘泥于流程图的某个环节而导致无法通览整个流程。

三、说题的功能及应用展望

通过说题的校本教研和开展说题比赛，促进教研组教师钻研教育教学和试题命制理论，研究命题立意、素材选择和问题呈现，关注学生的思维过程、思维结果和思维障碍，注重试题讲评方式的优化和效果评价。总之，以说题为载体的试题深度分析，可促进教师的专业化成长。