在化学工艺流程题型复习中聚焦学生的核心素养<br/>——以2022 年全国高考化学乙卷26 题为例

在化学工艺流程题型复习中聚焦学生的核心素养
——以2022 年全国高考化学乙卷26 题为例

2023-08-07陈文珍

名师在线 2023年15期

文/陈文珍

引言

当前，科学技术的发展日新月异，对创新型人才的需求不断增加，教育评价体系也在不断革新。高考禀着“一核四层四翼”体系，关注对学生核心素养的培养，着力于以社会科技发展、生产生活等具体现实的问题情境为介质，从考查知识转型为考查能力。《教育部关于做好2022 年普通高校招生工作的通知》指出，要推进考核内容改革，重于“优化试题呈现方式，加强对关键能力和学科素养”的考查，引导减少死记硬背和“机械刷题”现象。显然，高考强化了学生的实践能力和探究意识，侧重考查学生的思维能力，尤其是逻辑思维能力和抽象思维能力。化学工艺流程题以生产实际情境为载体，在课程知识框架上，问题形式灵活多样，设问视角层出不穷，对知识、能力的考查一样不落。

一、高考工艺流程题的分析

纵观这几年高考，工艺流程题是综合性较强的热门题型，内容紧跟时代步伐，大多为主观题形式，分值在14～16 分之间。该试题通常由题头、流程框架、题尾三个部分构成，以元素、操作、条件等为基本要素，综合考查化学术语、元素物质性质、电化学、氧化还原反应规律、方程式书写规则、反应速率及影响因素、物质分离提纯操作、沉淀溶解平衡移动等相关知识，一方面考查学生对化学基础知识、基本技能的了解和熟悉程度，另一方面考查学生应对问题中的转化过程、图像信号、图表数据等众多信息加工、处理、分析的能力，还需要学生有一定的学科敏感度，以及灵活“抽取”整合相关联知识处理问题的能力和敢于探索、敢于创新的能力[1]。

由于工艺流程题中涉及的元素种类颇多，甚至有过渡元素，学生总认为这是教材之外的知识，遇到题时无从下手。在高二期末复习中，学生更是直言此类题是最难题型，得分率低。笔者对2022 年高考全国化学乙卷26 题进行探究，也为即将展开的高三一轮复习提供科学的复习策略。

（一）试题背景

随着市场需求的不断扩大，中国成为铅蓄电池的主要生产国和消费国。这几年不断报道出新能源汽车和电动车爆炸事故，将铅蓄电池产业推向了风口浪尖。与此同时，在铅蓄电池生产过程中产生的环境污染隐患也同样不容忽视，环境污染可防、可治、可控，规范废旧铅蓄电池回收处理也已被反复呼吁。

贴近生活的问题情境将知识与实际运用高效地整合,学生既熟悉又陌生，是发展和考查学生学科核心素养的典型形式。因此，本题以“废旧铅蓄电池的回收”为介质，并添加Ba、Fe、Al 等杂质，要求学生展开一系列科学严谨的探索。

（二）试题呈现

废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO 和Pb，还有少量Ba、Fe、Al 的盐或氧化物等。为了保护环境，充分利用铅资源，人们可通过相关流程（如图1）实现对铅的回收。

图1

一些难溶电解质的溶度积常数如表1所示：

表1

一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH 如表2 所示：

表2

回答下列问题：

（1）在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选Na2CO3的原因________。

（2）在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是________。

（3）在“酸浸”中，除加入醋酸（HAc），还要加入H2O2。

①能被H2O2氧化的离子是________；

②H2O2促进了金属Pb 在醋酸中转化为Pb（Ac）2，其化学方程式为________；

③H2O2也能使PbO2转化为Pb（Ac）2，H2O2的作用是________。

（4）“酸浸”后溶液的pH 约为4.9，滤渣的主要成分是________。

（5）“沉铅”的滤液中，金属离子有________。

（3）①Fe2+②Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O ③作还原剂；

（4）Fe(OH)3、Al(OH)3；

（5）Ba2+、Na+。

（三）试题评析

从命题选材上看，该题是废物的回收利用，具体是以“从废旧铅蓄电池的铅膏中，实现铅的回收”为试题情境，以“Pb、Ba、Fe、Al 的盐或氧化物等”为知识载体，通过不同梯度的问题设置，层层铺开，对学生进行考查。从命题设疑角度上看，学生需熟练掌握元素及化合物性质、物质转化规律、氧化还原反应规律、离子方程式书写、沉淀溶解平衡原理及绿色化学等知识。首先，Ba、Fe、Al 属于主族元素，学生比较熟悉。关于Pb，教材只在电化学教学中讲解化学电源铅蓄电池的部分提及，学生会觉得相对陌生，因此在审题时需要及时克服畏难情绪，勇于探究，并按照元素周期律，将碳元素的相关知识迁移至铅。这考查了学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。难溶电解质的溶度积常数和金属氢氧化物沉淀时的pH 两个表格，通过Ksp 定量计算进而加以判断，要求学生基于数据分析如何“环保除渣”，实现“铅的回收”，测试学生接受、吸收、整合并创造性加工信息的关键能力，考查其“证据推理和模型认知”的核心素养。学生要根据元素化合物的性质及氧化还原反应的规律，分析铅膏中各元素在“脱硫”“酸浸”“沉铅”后最终的存在形式，思考不同物质的转化条件，这可以测试学生融合所学知识，沉着应对问题，灵活解决问题的能力，考查学生“变化观念与平衡思想”的核心素养。整道题贯穿铅的转化及最终回收的过程，引导学生在学以致用的同时，形成可持续发展意识，积极践行绿色化学观念，保护环境，高效利用有限的自然资源。该题的题材紧扣社会热点，问题切入点新颖、思维严谨，突出了试题教育意义。

二、教学启示

（一）夯实基础，构建“模型认知”

纵然高考年份不同、试卷不同，也会出现别出心裁的出题视角，但这一定是基于核心化学知识演变而来的，可以“进化”，但不可能“变异”，如多年来全国卷中的工艺流程题。无论哪个版本的教材，无论知识的编排前后，高中化学知识体系框架都是相对固定的，故反思命题的原则，不论考题如何变化，它的内核一定是高中化学最核心的知识[2]。

在一轮复习中，学生往往重刷题，轻阅读。对此，教师要引导学生回归教材，着眼对教材的全面理解，帮助学生落实学科基础知识，形成扎实的知识体系框架。在工艺流程题的复习中，教师要认真解读教材中的相应内容，如“氯碱工业”“工业上利用黄铁矿FeS2制取硫酸”“工业制HNO3”“工业上制纯碱”“从工业废水中回收FeSO4和Cu”“从海水中提取Mg”“从海水中提取Br2”“海带中I2的提取”等。虽然高考工艺流程题一般不会取材于教材，但可以教材为基石，尽可能创设真实的工业情境，为学生构建“题型模型认知”和“原理模型认知”。“题型模型认知”是指常见工艺流程题的题型，有物质的制备及分离提纯、废物的回收利用等；“原理模型认知”是指这类题常规的解题策略，如原料的预处理、常用的控制中心反应的条件、核心反应方程式的书写、产品分离提纯的常见方法及可能涉及的计算等。

（二）注重学生化学学科关键能力的培养

随着核心素养的提出，关键能力的培养成为学生发展的重点考查方向。工艺流程题涵盖多方面的核心知识，综合性强，考查能力强。在教学过程中，教师要根据学生具体的学情，创设素材情境，引导学生在陌生的情境中利用自身的必备知识解决问题。以苏教版化学反应原理专题3“溶液中的离子反应”的专题作业第4 题：“若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl 或MgO，写出相应反应的化学方程式”为例，在掌握专题知识点后，学生了解的知识有：在空气中加热MgCl2·6H2O，Mg2+会发生完全水解生成Mg(OH)2，而在HCl 气体氛围中加热则可得无水MgCl2，电解无水MgCl2生成Mg 和Cl2。但题目告知生成的是碱式氯化镁或氧化镁，学生便会产生认知冲突。此时，教师可以引导学生分析反应物和生成物，结合反应物的性质，推理可能发生的过程，依据化学反应原理及守恒规律写出相应的方程式。学生经过思考讨论，得出MgCl2·6H2O 在空气中加热，Mg2+完全水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2加热分解生成MgO，Cl-结合H2O 剩下的H+生成HCl，同时还有部分Mg(OH)2与HCl 不完全中和生成Mg(OH)Cl。最后，学生根据原子守恒规律写出MgCl2·6H2O（加热）=HCl+MgO+Mg(OH)Cl+5H2O。从这道课后题可以看出，随着知识框架的不断完善，题目的综合性、复杂性和灵活性也有所提高，对思维能力要求逐渐提升，教师必须注意引导学生对问题进行全面、综合的分析和思考，让学生学会运用化学思维，把握问题中的核心要素，使之转化为已学的化学问题，最后通过学科思维推理，在各个条件之间建立联系，从而解决问题。这种能力的培养需要落实在教学的点滴中。高三复习中的题型综合性更强，因此关键能力的培养更需要教师在平时教学中“春风化雨”般的引导。

（三）关注对学生必备品格和正确价值观念的塑造

在高三复习中，教师应关注社会热点中的化学问题，如高科技新材料的开发、大气污染与防治、水污染与防治、诺贝尔奖相关成果等，多角度挖掘试题题材，精心设计问题，不断提高学生接受新信息的能力及学以致用的能力。

化学工艺流程题完美地将化学教育与科技发展、工业生产、生活融为一体，实现了化学知识为经济和社会发展服务，用化学促进经济社会发展的意义。在理解流程题时，学生需要通过严谨求实的分析推导思路，在积累解题方法的基础上逐步提高能力，形成敢于探索、崇尚科学、追求真理的意识，同时在分析反应原理、方案评价中建立对可持续发展的化学认识，培养绿色化学观念，对与化学相关的社会热点问题做出合理的判断，这凸显了化学学科的育人价值。