高考化学工艺流程题型的特点、解题与备考策略

郑婷婷

摘 要：化学工艺流程题型关注与化学有关的社会热点问题，信息容量大，知识涉猎面广，综合性强。学生对工业背景相对陌生，做题普遍感觉有难度。本文以2023年高考化学试卷中的工艺流程题型为研究对象，深入剖析试题的考查内容、方式及特点，总结和归纳解决此类问题的科学思维方式、解题技巧，并在明确试题对学生学科能力与核心素养要求的基础上，提出若干复习备考建议。

关键词：化学工艺流程题型；高三复习；备考策略

化学工艺流程题型以实际的工业生产为背景，以流程图的形式呈现生产过程，以解决化学实际问题为思路设置问题，有时还结合表格和图像提供多种信息，可以考查学生对物质转化的理解与掌握情况，以及在生产工艺流程中获取与加工信息的能力、灵活运用所学知识解决新问题的能力，因此成为高考的热点问题。

一、试题分析

（一）考查的内容

从化学工艺流程题型的物质载体看，均以无机化合物为载体，且多数是高中阶段常见的物质，主要涉及锂、镁、铝等主族元素，以及铬、锰、镍、钴等过渡元素。

从化学工艺生产的目的看，可以分为两类：一是利用矿物或废渣等制备物质，如全国甲卷26题以BaSO4制备压电材料BaTiO3，全国乙卷27题利用菱锰矿制备新型锂电池正极材料LiMn2O4，浙江卷（6月）20题以铝土矿制备絮凝剂聚合氧化铝；二是从矿物或废渣等混合物中分离、提纯有价值的物质，如全国新课标卷27题从铬钒渣中分离提纯铬和钒，北京卷18题以银锰精矿和氧化锰矿为原料联合提取银和锰，广东卷18题从处理后的矿石硝酸浸取液中提取Ni、Co并获得高附加值化工产品。

综合工艺流程的物质载体和生产目的两个角度看，试题倾向于将常见无机物的性质及应用与化学反应原理相结合进行考查，更有融合物质结构的趋势，以体现物质“结构—性质—反应原理”的认知链。如湖北卷16题利用废弃锂电池正极材料LiCoO2回收Li、Co等金属，考查了Co元素在周期表中的位置和微粒结构及微粒间作用力对物质性质的影响；又如福建卷11题从铜钴矿冶炼中间产物白合金中分离回收金属，考查了天然硫化铜晶体结构的相关内容。

从工艺流程题型的设问角度看，一般主要从以下6个方面来设置问题：（1）基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等实验操作的步骤描述；加入某些试剂或某个操作步骤的目的描述等。（2）物质的分离与提纯：通过调节pH使溶液中的金属离子沉淀达到分离除杂的目的，据此选择需要加入的化学试剂；加入某种物质使难溶物转化为更难溶的物质后，通过过滤除去等。（3）化学方程式或离子方程式的书写：根据流程图及设问中的信息找出反应物和生成物，书写指定的化学方程式或离子方程式。（4）化学反应速率与化学平衡理论的运用：例如，研磨使反应物颗粒变小，增大反应物间的接触面积，提高反应速率，提高原料利用率；升高温度能提高反应速率，使吸热反应平衡正向移动等。（5）化学计算：联系原料纯度、转化率、损失率、产物产率等计算产品质量，联系溶液配制、滴定操作测定样品中某元素含量或产品纯度，联系溶度积常数计算溶液中某离子浓度或完全沉淀时的pH等。（6）环境与绿色化学思想：流程中物质的转化和循环、资源的回收和利用、“三废”的来源、对环境的影响及处理措施等。

（二）考查的方式及特点

从试题的作答形式看，工艺流程题型以非选择题题型为主，部分省市除了非选择题外，还以选择题形式出现，如山東卷第13题、湖南卷第9题、福建卷第7题等。

从试题的呈现方式看，工艺流程题型都以“文字叙述+生产工艺流程图”的形式呈现。试题先用文字简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品），并提供必要的相关物质性质等信息，再用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。从原料到目标产物一般经过三大步骤：原料预处理（初步除杂、净化）、核心化学反应（可能有副反应）和产品的分离提纯（需调控条件），其中每一步都需要综合考虑生产过程中的环境友好问题，以及副产品的循环利用问题。

（三）考查的能力和素养

化学工艺流程题型主要考查以下能力：（1）信

息获取与加工能力。如全国乙卷要求根据电解后生成MnO2写出电解槽中发生电解反应的离子方程式，并结合产生的MnO2与H2的比值推知为保持电解液成分稳定应不断加入的物质是Mn（OH）2。（2）逻辑推理能力。如全国甲卷要求分析焙烧后的产物直接用酸浸取是否可行的原因。（3）灵活运用所学知识解决新问题的能力。如湖南卷要求根据所给已知信息“金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8℃”解释电解池温度控制在40～45℃的原因并写出阴极电极反应式。（4）对教材中不同模块间知识融会贯通能力。如湖北卷16题与福建卷11题均将物质结构与反应原理模块知识融合。

化学工艺流程题型重点考查的化学学科核心素养是“证据推理与模型认知”“变化观念与平衡思想”“科学态度与社会责任”，兼顾考查“宏观辨识与微观探析”“科学探究与创新意识[1]”。

二、解题策略

（一）解答工艺流程题型的基本步骤

先通读全题，包括文字叙述和生产工艺流程图，对该工艺流程有个大体的了解。

接着用铅笔将原料、杂质和产品圈出，由此分析在生产流程中保留什么元素、除去什么杂质以及引入什么成分。将原料和产品中相关的核心元素的化合价标出，判断从原料到产品的生产过程中所涉及的反应是否属于氧化还原反应，并根据提供的信息，用铅笔在流程图中标出物质（即元素）流向。

再带着设问去工艺流程图里寻找答案，一般一个小题的设问对应工艺流程图的一个步骤，需要特别关注题目里提供的“已知”信息，尤其在分析卡壳的时候更要仔细琢磨。

最后按照题设要求，用恰当的语言文字和化学用语，规范作答[2]。

（二）工艺流程题型的解答技巧

1.关于原料分析与预处理

原料通常是矿物或工业废渣，根据地壳中含量较多的元素是氧、硅、铝、铁等可以推知，杂质通常有SiO2或硅酸盐，以及含铁化合物和含铝化合物。

为了提取目标元素，通常需要先“焙烧”后“酸浸”（也可能是“水浸”或“碱浸”），为了提高反应速率以及提高原料利用率，通常会将原料粉碎或研磨后再进行提取，浸取时还会适当提高浸取温度或浸取液的浓度[3]。在酸浸时SiO2或硅酸盐将以沉淀的形式从体系中分离，含铁化合物和含铝化合物转化为含Fe3+、Fe2+、Al3+等离子存在于溶液中，可以通过先将Fe2+氧化成Fe3+、再调节溶液的pH使Fe3+、Al3+等离子分别以Fe（OH）3、Al（OH）3等氢氧化物的形式从溶液体系中分离。

2.关于核心反应

根据图表信息选择合适的反应条件，结合氧化还原反应原理、四大平衡理论、电化学理论等相关理论分析题设问题，并从对应要求的角度用准确规范的专业术语回答问题，或根据原理进行相关计算。如题目要求从化学平衡的角度解释原因，那就要从中找出“平衡”，可能是化学反应平衡，也可能是物质的溶解平衡，然后分析哪些外界条件对这个“平衡”造成的影响会呈现出流程中的结果。

3.产品的分离提纯

工业流程中常用的物质分离与提纯的物理方法有：过滤、结晶（重结晶）、蒸馏（或分馏）、萃取、分液、升华等。在复习的时候需要熟练掌握这些方法的常规操作，如从溶液中获得可溶性物质的方法是结晶，结晶的常规操作是蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—（洗涤、干燥）。

4.流程中可循环利用的物质分析

绿色化学的核心思想是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，终极目标是原子利用率达到100%，即反应物中的原子全部转化为期望的最终产品。所以，在生产过程中需要充分考虑到物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量充分利用等问题。可以观察在整个工艺流程中加入的物质有哪些，分离出来的物质又有哪些，若最初加入的物质在后续的分离除杂过程中又被分离出来，那这种物质就可以继续循环利用了。此处要特别留心容易被忽略的可溶性物质。

需要注意的是，不是每一个步骤的“来龙去脉”都要清晰明了，如果分析不明白的地方不影响解题，是可以大胆放过的。

三、备考策略与教学建议

高考化学工艺流程题型立足真实性，强调综合性，突出应用性，体现社会责任，全面考查必备知识、关键能力、学科素养、规范表达。笔者按照“学科知识—学科思维—学科能力—学科素养”的发展进阶，提出以下复习备考建议。

（一）夯实基础

素养导向下的试题离不开必备知识的支撑，这是发展学科核心素养的基础。化学工艺流程专题复习，通常是在完成无机化合物性质及其应用、物质结构与性质、化学反应原理等模块复习之后的综合复习。在构建学科大概念和化学观念复习课教学时，教师应以核心概念或原理为中心，将相关知识串成链、织成网，构建完整的知识体系，为分析问题和解决问题提供理论依据和思维模型。

在“常见的无机物及其应用”主题复习教学中，教师需要继续指导学生在复习教材中的个别代表性元素涉及的相关单质和化合物的性质过程中，学会学习元素化合物知识的方法，明确可以从哪些视角认识、预测、解释、表征元素化合物性质，并能将这些思路迁移到陌生元素及化合物的学习中。教师要充分挖掘教材中出现的工艺流程[4]，结合真实的问题情境，培养学生观察分析工艺流程图、获取整合信息的能力，以及从物质类别和元素价态变化的视角对流程图中物质转化进行证据推理、得出合理的结论的能力。

在“物质结构与性质”主题复习教学中，教师要注重促进学生理解物质结构相关概念的内涵，通过联系与学生生活密切相关的问题，培养学生对物质结构与性质的学习兴趣，体会物质结构研究的基本思路和方法，形成观念性认识。如理解原子结构的构造原理并正确书写常见元素（1～36号）基态原子或离子的核外电子或价电子排布式和轨道表示式，认识构成物质的原子、离子、分子等微粒之间存在的不同类型的相互作用，并能根据晶胞结构图说出微粒间作用的主要类型，计算晶胞所含微粒数、晶体密度等。

在“化学反应原理”主题复习教学中，教师要帮助学生深刻理解概念原理的内涵，如反应速率概念、化学平衡常数含义与表征方法和定量关系、化学平衡移动影响因素及影响规律和影响结果，并熟练掌握基础知识和基本技能，如在理解难溶氢氧化物Ksp含义的基础上，能利用常见难溶氢氧化物的Ksp计算Fe3+、Al3+等离子开始沉淀以及沉淀完全时的pH，也能够根据所给相关信息给出合理的调节pH的范围。

（二）构建思维模型

模型认知是化学学科核心素养的重要组成部分。高考试题科学设问，注重考查通用性方法，以避免将学生导向细枝末节知识的辨析、典型题套路和技巧的运用，引导减少死记硬背和“机械刷题”现象。因此，在化学工艺流程专题复习教学中，教师应坚持基于真实情境的教学，在真实复杂的情境中将知识、方法问题化，引导学生经过独立思考和交流研讨以及教师点评，归纳总结出解决问题的通识、通法，跳出情境去构建分析解决相关问题的基本思路，并能熟练、自主迁移到其他陌生情境中去解决相关问题。例如，综合流程信息及物质性质进行物质转化的合理推测的思维模型可以概括为“分析核心元素化合价——判断是否是氧化还原反应——根据氧化还原规律或物质类别转化规律分析各步骤产物”。

（三）提升综合能力

素养导向下的试题也离不开关键能力的支撑，这同样是发展学科核心素养的基础。化学工艺流程试题以生产工艺流程图为载体，集物质性质、化学反应原理和物质结构于一体，考查学生在物质转化的新情境中，依据数据、图表信息进行定量分析和推理的能力，是高考试题综合性的体现。在化学工艺流程专题复习的教学中，教师需将必修、选择性必修各模块的必备知识融会贯通，选取真实的情境素材，设置真实的化学问题，引导学生从多角度分析和解决问题，培养学生的综合应用能力。

在“无情境不成题”的背景下，信息获取能力是问题解决的基础，也是高考考查的重要能力。在复习教学中，教师应注重加强培养学生观察分析图表数据、加工信息、证据推理的综合能力，以便更好地适应新时代高考的要求。同时，教师还要帮助学生克服思维定势，并在分析生产工艺流程的过程中逐步建立绿色化学观念。

（四）规范科学表达

化学用语是化学学科的语言，包括化学专有名词、元素或微粒的符号、各种反应式等。能用化学用语规范表达体现了学生思维过程的正确性、敏捷性和严谨性，高考试题以此评价考生的思维品质。而规范表达的关键是要理解问题本质，明确符号表征要求，关注各因素前后逻辑关系，提炼和理解问题的本质。因此，教师在复习教学中要指导学生在真实复杂的情境中如何提炼问题的本质，找准解题的方向，学会精准表达思考过程和结果，提升规范表达的能力。

不难发现，在工艺流程专题复习过程中，需要大量的真实情境素材，历年高考试题便是优质的素材资源库。教师可以根据教学需求将近年的高考试题按物质载体、生产目的、转化原理等项目分类，再进行专项复习。

结束语

工艺流程题型的高三复习备考是一项复杂的系统工程，需要将其渗透在无机化合物、物质结构与性质、化学反应原理等主题内容的复习教学中，贯穿在整个高三复习备考的全过程，促进学生对必备知识和关键能力的掌握，不断提高学生的学科思维能力与证据推理分析能力。

参考文献

[1]叶炜华.高考化学实验试题的命题特点与备考策略[J].中學化学教学参考，2023（1）：55-60.

[2]张辉.浅谈高考化学工业流程试题的解决策略[J].学周刊，2017（2）：180-181.

[3]金振江.高考化学工业流程型试题的突破方法[J].中学化学教学参考，2020（11）：72-73.

[4]陈文珍.在化学工艺流程题型复习中聚焦学生的核心素养[J].名师在线，2023（15）：8-10.