潘賢凱

摘 要：化學(xué)工藝流程題對學(xué)生信息素養(yǎng)能力要求高，以高考典型例題分析工藝流程題的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及信息呈現(xiàn)特點(diǎn)，介紹流程題中發(fā)現(xiàn)信息的辦法。

關(guān)鍵詞：高三復(fù)習(xí)；工藝流程題；信息素養(yǎng)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)時，要“學(xué)會運(yùn)用多種手段獲取信息，并運(yùn)用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進(jìn)行加工” [1 ]?；瘜W(xué)工藝流程題取材于真實的工業(yè)生產(chǎn)，能體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的運(yùn)用價值，能夠考查學(xué)生的多種化學(xué)素養(yǎng)和能力，尤其是對學(xué)生信息素養(yǎng)能力的考查，因此“工業(yè)生產(chǎn)流程題更能適應(yīng)課程改革的要求，是今后高考化學(xué)試卷中的無機(jī)及相關(guān)反應(yīng)原理等知識內(nèi)容考查的主流試題形式” [2 ]。學(xué)生要順利地解決好工藝流程題，需要熟知工藝流程題的基本結(jié)構(gòu)，對流程題中給出的各種信息進(jìn)行挖掘、篩選、整合，結(jié)合中學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本技能對流程題中的問題進(jìn)行解答，因此，能否準(zhǔn)確地對信息進(jìn)行提取和運(yùn)用是做好工藝流程題的關(guān)鍵。

1 工藝流程題的基本結(jié)構(gòu)

國家考試中心單旭峰老師認(rèn)為：工藝流程題的背景材料選擇、試題內(nèi)容設(shè)計及能力考查基本設(shè)計思路如圖1所示 [3 ]。

分析這幾年高考有關(guān)工藝流程題的試題特點(diǎn)，可以看出，一道完整的工藝流程題一般分為題干、流程圖及問題設(shè)計。題干一般為簡單介紹工藝的原料和生產(chǎn)的目的，流程圖則包括了從原料的處理到到產(chǎn)品制造的中間步驟，如涉及到的各種反應(yīng)及條件的控制，物質(zhì)的循環(huán)使用等。

在問題設(shè)計環(huán)節(jié)中，根據(jù)化學(xué)工藝流程題本身的特點(diǎn)，將需要考查學(xué)生的各種能力及化學(xué)知識，設(shè)計成多種靈活的問題。通過對流程題中問題的解答，可以考查學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，尤其是學(xué)生的信息素養(yǎng)。

例1 （2016全國新課標(biāo)Ⅰ卷28題）NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如圖2所示。

回答下列問題：

（1）NaClO2中Cl的化合價為 。

（2）寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式 。

（3）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2+和Ca2+，要加入的試劑分別為 、 。“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是 。

（4）“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為 ，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是 。

（5）“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為 。（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

例1是以NaClO2的制造為背景的工藝流程題，看似簡單的問題設(shè)計，卻考查了學(xué)生的元素化合物的知識、陌生情形下化學(xué)方程式的書寫，電化學(xué)及工藝流程中的綠色化學(xué)思想等，學(xué)生做題時若沒有對本題的重要信息進(jìn)行提取和運(yùn)用，要順利完成問題的回答是困難的。

2 工藝流程題信息的展現(xiàn)類型

2.1 以文字形式展現(xiàn)

以文字?jǐn)⑹龅男问街苯咏o出回答問題所需的信息，這樣的信息可以在題干出現(xiàn)也可以在流程圖中出現(xiàn)。在例1的（4）中，出題者為避免學(xué)生的誤解，對尾氣吸收的成分直接進(jìn)行了說明。在（5）中，出題者同樣以文字對所謂的有效氯進(jìn)行了說明，學(xué)生可以依題中的有效氯的定義對（5）問進(jìn)行求解。

2.2 以化學(xué)符號的形式展現(xiàn)

化學(xué)符號可以是化學(xué)式，也可以是化學(xué)方程式。例1中化學(xué)式“NaClO2”的給出，學(xué)生依據(jù)高中化學(xué)的知識即可正確回答（1）問，但要準(zhǔn)確回答出（2）問，學(xué)生還要對化學(xué)符號“NaClO3、SO2、ClO2、NaHSO4”所隱藏的信息進(jìn)行分析，進(jìn)而得出答案。在例1的（2）問中，可以看到化學(xué)符號實際上蘊(yùn)藏著豐富的信息，學(xué)生依化學(xué)符號，可以得出元素的化合價及實現(xiàn)物質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)化的辦法等重要信息。

2.3 以圖表的形式展現(xiàn)

化學(xué)工藝流程題中，本身的流程圖中即蘊(yùn)藏著豐富的信息，學(xué)生在分析流程圖中物質(zhì)的變化、用到的操作方法、各步反應(yīng)需要的條件等信息，結(jié)合已掌握的化學(xué)知識，即可回答相關(guān)設(shè)問，除工藝流程圖外，另一圖表形式通常以坐標(biāo)圖或數(shù)據(jù)表等形式出現(xiàn)。

例2 （2016北京理綜27題）以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4為原料，制備高純PbO，實現(xiàn)鉛的再生利用，其工作流程如圖3所示。

（1）過程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學(xué)方程式是 。

（2）過程Ⅰ中，F(xiàn)e2+催化過程可表示為：

i：2Fe2++ PbO2+4H++SO42- 2Fe3++PbSO4+2H2O

ii： ……

①寫出ii的離子方程式： 。

②下列實驗方案可證實上述催化過程。將實驗方案補(bǔ)充完整。

a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液幾乎無色，再加入少量PbO2，溶液變紅。

b. 。

（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+ NaOH（aq） NaHPbO2（aq），其溶解度曲線如圖4所示。

①過程Ⅱ的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程Ⅱ中重復(fù)使用，其目的是 （選填序號）。

A.減少PbO的損失，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率

B.重復(fù)利用NaOH，提高原料的利用率

C.增加Na2SO4濃度，提高脫硫效率

②過程Ⅲ的目的是提純。結(jié)合上述溶解度曲線，簡述過程Ⅲ的操作： 。

本題的（3）中，即將信息隱藏在坐標(biāo)圖中，分析圖4坐標(biāo)曲線，可以發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，PbO溶解度隨著增大，學(xué)生要正確解讀出兩條曲線變化趨勢與橫縱坐標(biāo)數(shù)值之間所傳遞的信息，以及這種信息與問題之間的關(guān)聯(lián)，從而得出正確的解答。

3 對工藝流程題信息屬性的分析

3.1 顯性信息的呈現(xiàn)

這類信息以很直白的方式，直接給出問題所需信息。此類信息不需要復(fù)雜的推理即可完成問題的回答。

如例1（1），學(xué)生可以根據(jù)題中給出的化學(xué)式結(jié)合中學(xué)基本的化學(xué)知識即可得出結(jié)果；例2（4），題中已經(jīng)給出了Fe2+催化的其中一項反應(yīng)，學(xué)生可以根據(jù)催化劑在中學(xué)化學(xué)的定義得出對應(yīng)的結(jié)果。

3.2 隱性信息的呈現(xiàn)

需要學(xué)生根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識，通過分析、推理，類比等思維方法才能發(fā)現(xiàn)的信息。此類型的信息極能夠考查學(xué)生獲取信息及整合信息解決化學(xué)問題的能力。

以例1（2）為例，要寫出此步驟中所發(fā)生的反應(yīng)方程式，學(xué)生需要在流程圖中找到生成ClO2的框圖，可以發(fā)現(xiàn)，加入的是H2SO4、SO2和NaClO3，分析流程圖，其中的產(chǎn)物除了ClO2外，NaHSO4也應(yīng)是產(chǎn)物之一。從反應(yīng)物到生成物之間的元素組成上看，還涉及到了化合價的改變，挖掘出這兩部分的信息，才可寫出發(fā)生的反應(yīng)方程式。對例2（2）問的解答，可以在題干中對隱藏的信息進(jìn)行解讀： Fe2+起到了催化作用，作為催化劑，中學(xué)定義為“改變化學(xué)反應(yīng)速率的同時，本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后沒有變化” [3 ]，F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化為Fe3+后，在后續(xù)反應(yīng)中，就應(yīng)該恢復(fù)為Fe2+，但不影響反應(yīng)的產(chǎn)物，因此，為恢復(fù)成Fe2+，就只能是往溶液中加入Pb，進(jìn)而完成（2）問中的解答。

3.3 干擾性信息的呈現(xiàn)

在工藝流程題中，有一類信息的存在，起到了干擾學(xué)生解題作用，這類信息，可以稱之為干擾性信息。干擾性信息可能是冗長的流程圖，也可能是高度陌生的化學(xué)情境，或是有多種性質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)及定勢思維的干擾等。

例1（4）問尾氣吸收中，對氧化劑及還原劑的判斷，不少學(xué)生會習(xí)慣性的認(rèn)為H2O2是氧化劑，但在本題中應(yīng)分析流程中各物質(zhì)所含的元素化合價的變化，尤其是氯元素的化合價，就會發(fā)現(xiàn)，H2O2在反應(yīng)中是還原劑而非氧化劑。

4 培養(yǎng)學(xué)生發(fā)掘流程題信息的建議

4.1 通讀全題，帶著問題尋找信息

流程題中信息的發(fā)現(xiàn)，首先要根據(jù)工藝流程題的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)通讀全題，明確流程的目的，依據(jù)問題設(shè)計對文字及圖表進(jìn)行篩選，甄別、整合，從而發(fā)現(xiàn)有用信息，挖掘隱蔽信息，排除干擾信息，完成問題作答。

4.2 關(guān)注流程，在各步流程中提煉信息

在流程圖中涉及到了物質(zhì)間的反應(yīng)，除雜試劑的選擇，產(chǎn)品的分離及提純，反應(yīng)條件的控制等，在閱讀流程圖中，留意這些信息，可在隨后的解題中得到運(yùn)用。例2的（3）中，可以注意到流程圖中說明過程Ⅱ的目的是脫硫，分析流程圖中的信息，所謂脫硫，應(yīng)是將PbSO4轉(zhuǎn)化為PbO的過程。在這一過程中，由于可逆反應(yīng)的存在，部分的鉛會以NaHPbO2形式存在，提煉這些信息，即可順利解決（3）問中①的解答。

4.3 研讀圖表，在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)信息

對于坐標(biāo)圖或數(shù)據(jù)表，學(xué)生可以分析坐標(biāo)曲線圖或數(shù)據(jù)表的內(nèi)容，找出圖表中數(shù)據(jù)與圖形之間的關(guān)系及這種關(guān)系與題干之間的關(guān)聯(lián)信息，從而達(dá)到對此類信息準(zhǔn)確分析的效果。例2中的坐標(biāo)顯示，PbO在110℃35% NaOH溶液中的溶解度較大，根據(jù)這一信息，可以將粗PbO溶液溶解在35% NaOH溶液中，加熱到110℃左右，充分溶解后，趁熱過濾，冷卻結(jié)晶，得到相對純凈的PbO固體。

無論工藝流程題的背景怎樣的陌生，信息呈現(xiàn)多么隱蔽，背后考查的內(nèi)容還是中學(xué)核心化學(xué)知識，如物質(zhì)的重要化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì)，平衡移動的原理，鹽類的水解、物質(zhì)的分離及提純，綠色化學(xué)的觀點(diǎn)及基本的實驗操作等。因此，在高三復(fù)習(xí)中，仍要落實好學(xué)生的雙基，重視化學(xué)實驗基本操作的訓(xùn)練，由此養(yǎng)成學(xué)生對信息的敏感性，提高對化學(xué)工藝流程題的解題能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]單旭峰. 基于課程標(biāo)準(zhǔn)的高考化學(xué)改革分析與思考[J].化學(xué)教育，2014（5）：37.

[3]義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書.化學(xué).上冊[S].北京：人民教育出版社，2010.