時間:2022-11-19 00:47:17
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工業(yè)流程題目以能力立意為主,情境新,能考查學(xué)生的三種能力:接受吸收、整合化學(xué)信息能力;分析問題和解決化學(xué)問題能力;實驗與探究能力?;瘜W(xué)工業(yè)流程題體現(xiàn)新課程理念,突出化學(xué)與實際工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系,是高中化學(xué)課程改革的重要內(nèi)容??忌鷮Υ送蜁形窇指?,解題時不知從何處入手突破。如果在復(fù)習(xí)時把握好高中化學(xué)知識和工業(yè)流程題目的聯(lián)系,注意知識在題目中的應(yīng)用,就能夠教會學(xué)生運用已有知識解決工業(yè)流程題目中的設(shè)問。下面就工藝流程題的結(jié)構(gòu)、考查范圍、常見考點以及復(fù)習(xí)建議等方面來討論化學(xué)無機流程題目復(fù)習(xí)策略。
一、工業(yè)流程題目考查的范圍
化學(xué)高考考試大綱要求:化學(xué)科試題旨在測試考生對中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能的掌握情況和所應(yīng)具有的觀察能力、實驗?zāi)芰?、思維能力和自學(xué)能力;試題還應(yīng)注意考查考生初步運用所學(xué)化學(xué)知識觀察、分析生活、生產(chǎn)和社會中的各類有關(guān)化學(xué)問題的能力。以工業(yè)流程為載體對化學(xué)知識的考查滿足了這個要求,注重了源于教材高于教材,充分體現(xiàn)了對學(xué)科主干知識及學(xué)科內(nèi)綜合能力的考查。化學(xué)工業(yè)流程題的設(shè)問角度一般涉及以下幾個方面:
1.化學(xué)反應(yīng)原理——涉及元素化合物、氧化還原、反應(yīng)方程式等。
2.如何控制成本低——原料的選取使用、設(shè)備的損耗等。
3.如何提高原料的利用率——利用好副產(chǎn)品、循環(huán)使用原料、能量盡可能利用。
4.如何使生產(chǎn)過程要快——化學(xué)反應(yīng)速率(從影響反應(yīng)速率的因素入手分析、解答)。
5.如何提高產(chǎn)率——化學(xué)平衡(從影響平衡的因素入手分析、解答)。
6.如何得到純的產(chǎn)品——產(chǎn)品的分離、提純等實驗基本操作問題。
7.環(huán)保問題——反應(yīng)物盡可能無毒無害無副作用,“三廢”的處理,涉及綠色化學(xué)問題。
二、無機工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)、常見考點
1.原料處理階段的常見考點
①加快反應(yīng)速率——問那些加快反應(yīng)速率有哪些方法或給出操作如粉碎、研磨等作用。②溶解 浸出——通常用水或酸或堿溶解,如用硫酸、鹽酸、氫氧化鈉等得到可溶性離子進入溶液,不溶物通過過濾除去的溶解過程;也有先加入固體物質(zhì)再用溶劑溶解的。③灼燒 焙燒——如從海帶中提取碘等。④煅燒——改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)或者發(fā)生化學(xué)反應(yīng),如改變高嶺土中氧化鋁的結(jié)構(gòu)。
2.分離提純階段的常見考點
①調(diào)pH值除雜——控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀;本類考點題目中通常會給出一些金屬離子開始沉淀到完全沉淀的PH值,一般應(yīng)滿足兩點:①能與H+反應(yīng),使溶液pH值增大;②不引入新雜質(zhì)。②試劑除雜——加入化學(xué)試劑除去雜質(zhì),所加試劑應(yīng)過量,最好不引進新的雜質(zhì)。③加熱——加快反應(yīng)速率或促進平衡向某個方向移動加熱。④降溫——防止某物質(zhì)在高溫時會溶解或為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動。⑤母液(濾液)——考慮回收利用或者對環(huán)境的污染。
3.獲得產(chǎn)品階段的常見考點
①洗滌(冰水 熱水)——洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗;有時也是為了防止環(huán)境污染。②蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍 抑制水解。③結(jié)晶。
4.其他考點
①方程式——考查化學(xué)方程式、離子方程式的書寫或配平,其中考查陌生方程式的書寫成為近年的熱點。②實驗儀器——考查儀器的選用或用途。③計算——化學(xué)反應(yīng)原理(選修)中焓變、蓋斯定律、中和滴定、化學(xué)平衡常數(shù)表K、溶度積常數(shù)KSP等的應(yīng)用。④信息點——需要結(jié)合題目中所給信息進行回答,常見的有金屬離子沉淀的PH值范圍、圖像等;也有一些是介紹物質(zhì)性質(zhì)或其他。
三、化學(xué)無機流程題目復(fù)習(xí)策略
1. 夯實基礎(chǔ)知識,重視高中化學(xué)知識在流程題目中的運用
化工流程題目涉及的知識點多、綜合性強,由以上的分析可以看出工業(yè)流程題目考查內(nèi)容形式多樣,化學(xué)實驗與元素化合物、化學(xué)計算、化學(xué)概念和原理等各個板塊中相關(guān)知識綜合在一起進行考查,綜合能力要求較高,所涉及的知識大多比較基礎(chǔ),因此在復(fù)習(xí)時要注意相關(guān)知識點的落實,避免失去根基。
2.掌握一些解題方法
圍繞前面提到的工業(yè)流程題目考查范圍,在審題時首要明確制備的產(chǎn)品是什么;原料經(jīng)過怎樣的處理;后續(xù)分離操作怎樣進行;如何獲得產(chǎn)品有無副產(chǎn)品。在回答題目的設(shè)問時要注意針對性,流程中無關(guān)的內(nèi)容不要深究。另外新課程考試大綱要求考生能夠從試題提供的新信息中,準(zhǔn)確地提取實質(zhì)性內(nèi)容,并經(jīng)與已有知識塊整合,重組為新知識塊的能力,所以很多試題的答案是隱藏在試題中的。一般解題方法有:
首尾分析法 對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題,首先對比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)原材料與最后一種物質(zhì)產(chǎn)品,從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系,弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜分離提純產(chǎn)品的化工工藝,然后再結(jié)合題設(shè)的問題,逐一推敲解答。
截段分析法 對于用同樣的原材料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工藝流程題,用截段分析法更容易找到解題的切入點。
點線結(jié)合快速解題法由點到線,或者表述為“集中一點,通觀全局!”“點”就是只抓住流程圖中的一處或是題目中的某處信息進行作答。
化學(xué)是一門實用性學(xué)科。《高中化學(xué)學(xué)科考試說明》中指出:“化學(xué)學(xué)科命題注重考查自主學(xué)習(xí)能力,重視理論聯(lián)系實際,關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,促進學(xué)生在知識和技能、過程和方法、情感態(tài)度和價值觀等方面的全面提升,促進學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展。”化學(xué)工藝流程題正是考查學(xué)生分析、解決實際問題能力的具體體現(xiàn)。
一、高考化學(xué)實驗題中關(guān)于工藝流程題的考查概況
1.工藝流程題的來源
工藝流程題脫胎于無機框圖推斷題,它創(chuàng)設(shè)了一個以工藝生產(chǎn)為背景的真實情景,將主要的生產(chǎn)階段用框圖表示,用箭頭將反應(yīng)原料與目標(biāo)產(chǎn)品聯(lián)系到一起?;诖?,出題人可將科學(xué)發(fā)展、綠色化學(xué)的思想滲透其中,以體現(xiàn)新課程的要求。工藝流程題的知識主線仍然是無機化學(xué)反應(yīng),但相比較于單純考查元素性質(zhì)的無機框圖推斷,工藝流程題則給出了更大更深更廣的考查空間,它所設(shè)計的問題基本可以遍及化學(xué)模塊的各個領(lǐng)域,主要涉及元素化合物、物質(zhì)的分離提純、化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)實驗。設(shè)問方式也多種多樣,如填空、選擇、簡答等。它的主要特點是題干閱讀量大,生產(chǎn)流程比較陌生,題材新穎,考查方式靈活,無法猜題,更好地體現(xiàn)了公平、公正的選拔原則。
2.工藝流程題的設(shè)問角度
工藝流程題的問題設(shè)置一般都由易到難,逐層深化,立足基礎(chǔ),注重綜合,體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)。常見的命題角度分為以下幾種:(1)化學(xué)物質(zhì)化合價的判斷或元素的電子式的書寫。(2)書寫工藝流程中部分反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式,也會涉及到氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。(3)分析工藝流程中試劑選擇及選取原因。(4)判斷工藝流程中間部分產(chǎn)生的物質(zhì)的種類。(5)選擇合適的物質(zhì)分離提純的方式,能準(zhǔn)確表述其操作步驟及注意事項。(6)計算原料實際的需求量以及產(chǎn)物的產(chǎn)量。(7)工藝流程優(yōu)化的具體措施。
3.工藝流程題的考查內(nèi)容
工藝流程題盡管設(shè)問和考查內(nèi)容較多,但都緊扣《考試大綱》和《考試說明》命題,不會出現(xiàn)偏、難、怪的問題。其主體考查內(nèi)容并不會發(fā)生較大的改變。高考真題全面概況了高中的知識點,同時也突出了重難點。因此,在復(fù)習(xí)工藝流程專項的過程中應(yīng)該反復(fù)研究琢磨高考試題,抓住高考出題思路,掌握命題的趨勢,提高解題技巧。教師與學(xué)生都應(yīng)深入了解高考化學(xué)工藝流程題中的主要考查內(nèi)容,以便更好地開展復(fù)習(xí)。以下對高考工藝流程考查內(nèi)容的“十算”“十掌握”,有助于大家制定更加科學(xué)的復(fù)習(xí)計劃。(1)工藝流程題中的“十算”,即高考工藝流程實驗題中涉及的計算:根據(jù)電子守恒進行氧化還原反應(yīng)方程式的配平;按方程式系數(shù)比進行相關(guān)計算;根據(jù)蓋茨定律進行相關(guān)吸放熱焓變的計算;溶液中物質(zhì)電離平衡常數(shù)的計算;溶液中水解平衡的計算;工業(yè)化學(xué)平衡常數(shù)的計算;難溶電解質(zhì)溶解平衡的計算;溶液中pH的計算;原料轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)率的計算;產(chǎn)品純度的計算。(2)工藝流程題中的“十掌握”:掌握原子結(jié)構(gòu)示意圖以及電子式等基本化學(xué)用語;掌握部分金屬和非金屬及其化合物的主要性質(zhì)以及在日常生活中的應(yīng)用;掌握物質(zhì)分離提純的操作及注意事項;掌握常見氧化劑、還原劑及對應(yīng)產(chǎn)物的判斷;掌握影響化學(xué)平衡的因素;掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素;掌握酸堿中和滴定及氧化還原滴定原理;掌握弱電解質(zhì)的電離;掌握鹽類水解對溶液酸堿度的影響;掌握常見物質(zhì)溶解度。高考題中化學(xué)工藝流程題會涵蓋許多知識點,這是近幾年高考命題的趨勢。因此,要提高學(xué)生的綜合能力,將以上幾個方面所涉及的知識進行整合學(xué)習(xí)。
二、高考化學(xué)實驗題中關(guān)于工藝流程題的解題策略
1.樹立正確的解題意識
對于高考化學(xué)實驗中的工藝流程題,我們要明確考查內(nèi)容,熟練考查方式,還要尋找解題方向。解化學(xué)工藝流程題應(yīng)具備五個意識:(1)科學(xué)意識。采用合理的分離除雜原理和恰當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)轉(zhuǎn)換方式。(2)成本意識??紤]浸出率、轉(zhuǎn)化率、利用率、材料價格、能耗的控制、原料能量的循環(huán)利用,盡可能地降低消耗成本。(3)效率意識。選擇合理的反應(yīng)條件,在一定情況下投入催化劑的使用。(4)環(huán)保意識。綠色化學(xué)應(yīng)遵循無污染、無腐蝕的原則。(5)安全意識。對于易燃易爆、腐蝕性較強、不穩(wěn)定物質(zhì)的處理要把安全放在首要位置。
2.提高答題的規(guī)范性
通過認(rèn)真研讀高考試卷的評分細(xì)則,我們不難發(fā)現(xiàn),在學(xué)生知識儲備相當(dāng)?shù)那闆r下,能否細(xì)心規(guī)范準(zhǔn)確地答題,是決定學(xué)生成績好壞的重要因素。例1.2019年的全國II卷(節(jié)選)以重晶石(BaSO4)為原料,可按如下工藝生產(chǎn)立德粉:例2.2017年的全國II卷(節(jié)選)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2,并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程,如圖所示:回答下列問題:易錯解答:起到了氧化性作用。分析原因:指代過于廣泛,沒有具體到某一特定情境中。在考試過程中考生要認(rèn)真審題,理解答題要求并規(guī)范作答,教師也要在平時訓(xùn)練中及時向?qū)W生展示標(biāo)準(zhǔn)答案,并向?qū)W生告知答案的評分細(xì)則,以幫助學(xué)生更好地發(fā)現(xiàn)并改正自己的不足。在答題時,學(xué)生要注意所寫答案與題目要求是否相同,避免所答非所問的情況發(fā)生。在正確理解題意回答問題的基礎(chǔ)上,要突出重點,有條理性,扣緊采分點。在教學(xué)訓(xùn)練中,教師要對學(xué)生說明:敘述類問題并不是書寫的字越多越好,答多的部分如果出現(xiàn)了錯誤,反而會被扣分。另外,要規(guī)范化學(xué)用語,注意可逆、沉淀、氣體符號書寫等細(xì)節(jié)問題。最后,要強調(diào)在整張試卷上答題時,字跡要工整,卷面要整潔,杜絕因字跡潦草而失分。
3.掌握工藝流程答題模板
在工藝流程題中,最受出題人青睞,也是考生得分率較低的一種題型為簡答題。它能較好地考查學(xué)生的思維過程,包括思維的嚴(yán)密性、精確性、完整性、創(chuàng)造性,也能考查學(xué)生的文字表達(dá)能力等綜合素質(zhì)。而學(xué)生會因為基本知識掌握不牢固,似是而非,抓不住要點,敘述不規(guī)范不全面而導(dǎo)致得分普遍偏低。所以,在平時注重基本知識、基本操作技能傳授的基礎(chǔ)上,教師還要在書面練習(xí)方面給予學(xué)生規(guī)范性指導(dǎo),總結(jié)一些常見化工問題和實驗操作答題的模板。如涉及到增加原料浸出率的措施,可以寫攪拌、提高溫度、增加浸出時間、增大壓強等;加熱的目的一般為加快反應(yīng)速率或促進平衡向某一個方向進行移動;滴定終點的判斷是當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蝀X溶液,溶液顏色由…變?yōu)椤野敕昼姾蟛煌噬?;洗滌沉淀的操作是將沉淀放入過濾裝置中,沿玻璃棒加蒸餾水至浸沒沉淀,靜置,待水流盡后重復(fù)操作2~3次(若濾渣易溶于水,可用無水乙醇進行洗滌)等。通過進行相關(guān)答題技巧訓(xùn)練,使學(xué)生掌握一些答題模板,在考試答題過程處于一種主動狀態(tài),不但能準(zhǔn)確作答,也能節(jié)省答題時間。
參考文獻(xiàn):
無機化工流程題是近年江蘇化學(xué)高考的熱點、難點,所占分值相當(dāng)大.但由于這類試題的信息新穎、情境陌生,文字量大,涉及的知識點多,綜合性強,對學(xué)生而言,題中所蘊含的信息加工及問題解決方面的知識與能力在目前高中化學(xué)教學(xué)中習(xí)得較少,因此不少考生感到解題困難,所以這類題的得分率較低.為此,本文以近年江蘇化學(xué)高考的第16題為基礎(chǔ),談?wù)劵ち鞒填}的特點、解題思路.
一、試題背景
無機化工流程題在高考中之所以備受青睞主要有兩個原因:
1.這類試題以真實的工業(yè)生產(chǎn)作為背景,陌生度大,起點高,結(jié)構(gòu)新穎,提問靈活,有較好的區(qū)分度.且題材多,無法猜題,能較好的體現(xiàn)公平、公正的高考選拔原則.
2.這類試題能很好體現(xiàn)《考試說明》中的相關(guān)要求.《2013年考試說明》在命題指導(dǎo)思想中提出:要求重點考查考生的信息獲取與加工、化學(xué)實驗探究、從化學(xué)視角分析解決問題和創(chuàng)新思維等能力,要求進一步體現(xiàn)高中化學(xué)課程的“基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、時代性”的特征,進一步體現(xiàn)化學(xué)科(江蘇卷)的“寬基礎(chǔ)、厚實踐、重能力”的特色,這些要求在化工流程題中都能很好的體現(xiàn),突出能力的考查.
二、試題的特點和作用
1.試題源于生產(chǎn)實際,以解決化學(xué)實際問題作思路進行設(shè)問,使問題情境真實,以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際,學(xué)以致用的學(xué)習(xí)觀.
2.試題內(nèi)容豐富, 涉及多方面的化學(xué)基礎(chǔ),能考查學(xué)生化學(xué)雙基知識的掌握情況和應(yīng)用雙基解決化工生產(chǎn)中有關(guān)問題的遷移推理能力.
3.試題新穎,一般較長,閱讀量大,能考查學(xué)生的閱讀能力和信息加工能力.這類試題在背景材料上體現(xiàn)化學(xué)新內(nèi)容,本質(zhì)上還是落實在雙基上,即常說的“起點夠,落點低”,我們千萬不能被新包裝所迷惑,所嚇倒.
三、解題思路及方法
1.粗讀流程懂目的.粗略讀題,通過對比分析流程圖中的第一種物質(zhì)與最后一種物質(zhì),弄清從原料出發(fā),要得到最終產(chǎn)品,必須除去什么元素、引進什么元素?初步知道題目中的問題設(shè)置.
2.細(xì)品過程推用意.結(jié)合題設(shè)問題,精心研究流程中的某些相關(guān)步驟.可分析如下問題:反應(yīng)物是什么?加入了什么試劑,其目的是什么?發(fā)生了什么反應(yīng)?利用了什么原理?產(chǎn)生了什么雜質(zhì)或副產(chǎn)物……對于某些不太理解的步驟,可以結(jié)合下文大膽去預(yù)測,重點關(guān)注其產(chǎn)物,如果這一步驟在后面的問題設(shè)置沒有涉及則可以“難得糊涂”,大膽跳過.
3.遷移知識解問題.在整體理解題意的基礎(chǔ)上,將一道大題化為相對獨立的小題,明確問題設(shè)置的意圖.這類試題實際考查的是元素化合物的轉(zhuǎn)化、氧化還原反應(yīng)規(guī)律、化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用、綠色化學(xué)觀點等知識,常通過書寫氧化還原反應(yīng)或離子反應(yīng)方程式、敘述實驗操作和步驟、分析操作目的、數(shù)據(jù)分析和處理等形式表現(xiàn)出來.問題的解決需要我們運用已有的基礎(chǔ)知識,根據(jù)學(xué)習(xí)過的化學(xué)反應(yīng)原理,聯(lián)系實際工業(yè)生產(chǎn)及題目信息等進行知識的整合,從而推出結(jié)論.同時也考查了學(xué)生對知識的靈活掌握、綜合應(yīng)用及遷移能力.
4.規(guī)范表達(dá)寫答案.答題這一步很關(guān)鍵,答題時要看清問題,切記答非所問.答題時要注意語言表達(dá)的科學(xué)性、規(guī)范性,注意評價或比較實驗方案要全面,從化學(xué)原理的角度、用化學(xué)語言作答;要抓住主要問題,針對具體問題作具體分析,注意歸納答題的套路.
四、例題分析
工業(yè)上?;厥找睙掍\廢渣中的鋅,并用來生產(chǎn)Zn(NO3)2•6H2O晶體,其工藝流程如圖1所示.
圖1有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如表1.
表1氫氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2開始沉淀的pH3.31.56.54.25.4沉淀完全的pH5.23.79.76.78.0(1)在“酸浸”步驟中,為提高鋅的浸出速率,除通入空氣“攪拌”外,還可采取的措施是.
(2)上述工藝流程中多處涉及“過濾”,實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有.
(3)在“除雜Ⅰ”步驟中,需再加入適量H2O2溶液,H2O2與Fe2+反應(yīng)的離子方程式為.為使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,應(yīng)控制溶液的pH范圍為.檢驗Fe3+是否沉淀完全的實驗操作是.
(4)加入Zn粉的作用是,“操作A”的名稱是.
答案:(1)適當(dāng)提高反應(yīng)溫度(或增大硝酸濃度、將鋅廢渣
粉碎等)(2)燒杯、玻璃棒、漏斗(3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 5.2-5.4靜置片刻,取少量上層清液,滴加KSCN溶液,若不出現(xiàn)血紅色,表明Fe3+沉淀完全(4)除去溶液中的Cu2+冷卻結(jié)晶
解析:此題以熟悉“Zn(NO3)2•6H2O晶體”制備為背景,涉及了酸浸、反應(yīng)速率、離子水解、氧化、過濾、反應(yīng)條件的控制、除雜、冷卻結(jié)晶等多個知識點,綜合考查了學(xué)生運用反應(yīng)原理、元素化合物、實驗技術(shù)等熟悉知識解決實際問題的能力.
講解:先按照解題思路帶學(xué)生粗讀流程,明確流程目的,用鋅廢渣來生產(chǎn)Zn(NO3)2•6H2O晶體,引導(dǎo)學(xué)生思考引入了什么元素,該如何引入?又該除去什么元素,結(jié)合本題所給信息思考可以通過什么方法來除去.然后帶著問題看:(1)問的命題意圖是考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,主要圍繞反應(yīng)物濃度、溫度、壓強、接觸面積等因素綜合分析.(2)問的命題意圖是考查“過濾”這個熟悉的??疾凰サ膶嶒灢僮?,引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)過濾的操作、儀器、注意點等.(3)問的命題意圖是利用控制pH分離除雜問題、氧化還原反應(yīng)離子方程式的書寫、沉淀完全的檢驗方法.“Fe2+的除去”也是此類型題中經(jīng)常涉及的知識點,根據(jù)給出的“有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH”數(shù)據(jù),了解到Fe3+優(yōu)先于Zn2+沉淀,而Fe2+滯后,它開始沉淀時,Zn2+已經(jīng)沉淀完全,所以先利用H2O2把Fe2+氧化為Fe3+再沉淀除去,利用KSCN溶液檢驗Fe3+是否除盡.(4)問的命題意圖還是考查除雜問題,圍繞除雜原則考慮,除去雜質(zhì)不引入新雜質(zhì).當(dāng)控制溶液的pH在5.2-5.4,使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,此時溶液中的Cu2+部分沉淀,加入鋅粉目的是除去溶液中的Cu2+.溶液中析出晶體,完整步驟是:加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾烘干.
無機化工流程題在高考命題中得到廣泛的關(guān)注,正是因為這類題型體現(xiàn)了新課程所要求的化學(xué)學(xué)科與工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的緊密聯(lián)系,同時考查了學(xué)生綜合運用化學(xué)知識解決實際問題的能力.在高三的復(fù)習(xí)中,教師應(yīng)該精選試題,由易到難,鞏固基礎(chǔ),再攻難點,逐步幫助學(xué)習(xí)克服畏懼心理,建立解決此類題型的信心.同時加強對這類題型所涉及知識的歸納總結(jié),積累工業(yè)流程中常見的工藝手段、化工術(shù)語、操作的名稱和目的等.只有掌握了化工流程題的一般特點和解題思路及方法,在高考中即使遇到情境陌生的流程題,也能夠駕馭自如,迎刃而解.
參考文獻(xiàn):
文章編號:1005–6629(2013)9–0055–04 中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
緊密聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)工藝流程題是近幾年化學(xué)高考的熱點題型,也是主流題型之一,運用學(xué)生自主命題教學(xué)模式,將能夠提高復(fù)習(xí)實效性,提高學(xué)生解決此類試題的能力。
1 工藝流程題的考查現(xiàn)狀
工藝流程題以真實的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景,體現(xiàn)能力立意的命題指導(dǎo)思想,能夠綜合考查學(xué)生各方面的基礎(chǔ)知識及將已有知識靈活應(yīng)用在解決生產(chǎn)實際中問題的能力。
統(tǒng)計近年高考試題,從生產(chǎn)過程的主要工序看,可分為除雜提純題、原材料轉(zhuǎn)化題、有機合成題、資源能源綜合利用題等。從試題分析來看,工藝流程題一般有兩個目的:①從混合物中分離、提純某一物質(zhì)。要求學(xué)生在題中找出最終要得到的主要物質(zhì)和混有的雜質(zhì),借助一定的操作和試劑將雜質(zhì)除去,分析加入某試劑后,所能發(fā)生的反應(yīng)和生成的產(chǎn)物,分析所加試劑或操作目的。②利用某些物質(zhì)制備另一物質(zhì)。要求學(xué)生分析制備的目標(biāo)產(chǎn)品和題中給出的該產(chǎn)品的性質(zhì)或信息,采取必要措施來避免生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的其他雜質(zhì),此類題中一般也會涉及到物質(zhì)的分離、提純等操作。
工藝流程題在高考試題中所占的分值較大,試題的陌生度高,信息量較大,對學(xué)生的知識基礎(chǔ)、審題能力、信息素養(yǎng)、解題能力等方面要求也高,使得學(xué)生在沒做題之前就會產(chǎn)生畏懼感,導(dǎo)致這類試題的得分不是很理想。工藝流程題的解決過程是否順利既會顯著影響考試得分高低,也會明顯影響學(xué)生的考試情緒和心理。
鑒于此,筆者在教學(xué)中嘗試應(yīng)用學(xué)生自主命題模式組織復(fù)習(xí),該模式既符合新課程倡導(dǎo)的以學(xué)生為本的有效性學(xué)習(xí)和自主性學(xué)習(xí)的理念,也可以通過學(xué)生自主命題、課堂展示和交流討論,切實減輕學(xué)生的做題負(fù)擔(dān),促進課堂參與,還有利于幫助學(xué)生鞏固知識要點,訓(xùn)練解題技能和解題方法,提升思維能力,強化答題規(guī)范等。
2 工藝流程題復(fù)習(xí)中的學(xué)生自主命題教學(xué)模式
工藝流程題復(fù)習(xí)中的學(xué)生自主命題教學(xué)模式,是指在高三工藝流程題的專題復(fù)習(xí)過程中,教師在充分研讀考試說明和分析近年高考試題的基礎(chǔ)上,精心選擇具有代表性的工藝流程圖和某些相關(guān)信息,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合相關(guān)知識自主命制問題,并組織學(xué)生進行交換答題、展示命題、交流討論、總結(jié)提升的一種的教學(xué)模式。筆者在教學(xué)實踐中,將該模式分解為五個環(huán)節(jié),具體如圖1所示。
第一環(huán)節(jié)“精選工藝流程”是該模式順利實施的重點,工藝流程的選擇將決定學(xué)生命題的質(zhì)量、數(shù)量和課堂展示的結(jié)果。對工藝流程圖的選取宜基于以下幾點:(1)流程的類型和工藝目的;(2)對元素化合物知識的覆蓋情況;(3)對化學(xué)原理知識的應(yīng)用要求;(4)對化學(xué)實驗操作的體現(xiàn);(5)對學(xué)生思維能力培養(yǎng)的可能性;(6)對解題能力和答題規(guī)范的關(guān)注。這樣才能在復(fù)習(xí)過程中,幫助學(xué)生既提升解題技能,又對高中化學(xué)知識進行全面的鞏固。需要提醒的是,精心選擇工藝流程后,在課堂上僅給出其流程圖和相關(guān)信息,不能給出試卷中設(shè)置的問題,以免給學(xué)生造成“問題定勢”。同時,教師務(wù)必要查閱相關(guān)資料,對流程圖進行深入分析,以備課堂之需。
在第二環(huán)節(jié)“簡要分析信息”中,教師僅是對試題的題干文字和流程圖進行簡明扼要的說明,不宜作較多的信息分析和提示,以免造成信息干擾,影響學(xué)生的命題思維。
第三環(huán)節(jié)“學(xué)生自主命題”是該教學(xué)模式的中心環(huán)節(jié)。心理學(xué)研究和教育實踐表明,各學(xué)習(xí)小組通常以4~6人的男生、女生混合編組為宜。同時,教師應(yīng)在各學(xué)習(xí)小組間進行巡查,既關(guān)注學(xué)生的命題進展情況,也要及時給學(xué)生一定的指導(dǎo)和提示,以提高題目命制的質(zhì)量。
第四環(huán)節(jié)“課堂展示交流”是教學(xué)目標(biāo)能否高效達(dá)成的關(guān)鍵所在。在課堂展示交流中,教師要充分引發(fā)學(xué)生的討論和質(zhì)疑,做好試題的補充和擴展,引導(dǎo)學(xué)生對試題解決進行歸納總結(jié)。在此過程中,教師既要充滿熱情和激情地投入,也要冷靜和沉穩(wěn)地思考;既要將學(xué)習(xí)的“自”交還給學(xué)生,也要做好及時的點撥引導(dǎo),避免“超綱”“跑偏”;既要關(guān)注展示交流中的思維容量、參與程度,也要適時地補充拓展和強調(diào)強化,保證課堂的有效達(dá)成度。具體而言,可按圖2所示基本過程進行課堂展示交流。
最后的“鞏固歸納升華”環(huán)節(jié),則是學(xué)生通過習(xí)題的訓(xùn)練進行自我總結(jié)反思和解題能力強化的過程,教師要做好題目的選擇、個別學(xué)生的指導(dǎo)和共性問題的彌補。
3 學(xué)生自主命題教學(xué)模式在工藝流程題復(fù)習(xí)的教學(xué)實踐
筆者在該模式的教學(xué)實踐中,以兩節(jié)課作為一個教學(xué)單元組織復(fù)習(xí),既避免了學(xué)生的自主命題流于形式,真正促使學(xué)生對流程圖進行深入的分析研究和命題思考,也能培育形成合作探究、交流討論、自主總結(jié)的學(xué)習(xí)氛圍。
3.1 精選工藝流程
筆者在高三化學(xué)的工藝流程題專題復(fù)習(xí)中,結(jié)合選題原則,曾選擇了“從含鎳廢催化劑中可回收鎳”的工藝流程為例題。該題的題干如下:
某油脂化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物,其他不溶性雜質(zhì)(3.3%)。從該含鎳廢催化劑中可回收鎳,其工藝流程如下(見圖3):
3.2 簡要分析信息
引導(dǎo)學(xué)生觀察該流程圖,不難看出這是以分離提純?yōu)橹黧w的物質(zhì)制備題,目的是從含鎳催化劑中除去Al、Fe的單質(zhì)及氧化物和其他不溶性雜質(zhì)制備NiSO4·7H2O晶體。在流程圖中,涉及堿浸、酸浸、過濾、調(diào)節(jié)pH、濃縮結(jié)晶等實驗操作和某些試劑。同時,題中給出了“部分金屬陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時的pH”的信息,這表明可能需要使所含的Al、Fe雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀的形式而除去。
3.3 學(xué)生自主命題
接著,指導(dǎo)學(xué)生對該題的分析和解題思路進行了總結(jié)。如第8小組說“由于含有Al、Fe的單質(zhì)及氧化物雜質(zhì),而題中又給出了相應(yīng)氫氧化物的沉淀pH,這就表明需要將這些雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氧化物除去,這也就必然涉及鹽類水解的抑制和促進,那么調(diào)節(jié)pH的操作目的一般就是要促進某些金屬陽離子的水解而除去”;第6小組說“油脂化工廠的原料必然會有油污附著,就勢必需要堿洗除去,這就聯(lián)想到由廢鐵屑制備綠礬的過程中也是首先堿洗除去表面油污的”;第2小組說“在流程題中常常會見到酸浸、堿浸的操作,就應(yīng)該想到選什么酸或堿、提高浸出率的措施、浸出過程中有哪些反應(yīng)發(fā)生”,等等。學(xué)生經(jīng)過自身或小組的流程分析、自主命題、交換答題和交流討論的一系列學(xué)習(xí),對不同類型的工藝流程題的分析、考點把握、解題思路有了顯著的提升,學(xué)習(xí)的信心得到了很大的促進。
此外,學(xué)生在展示交流中對答題規(guī)范也進行了歸納總結(jié)并進行了聯(lián)系遷移,如:看清要求填寫的是“化學(xué)方程式”還是“離子方程式”,反應(yīng)條件是否正確、是否完成配平、離子符號是否正確,如果是書寫“熱化學(xué)方程式”,是否標(biāo)明聚集狀態(tài)、ΔH的符號單位是否有誤;要求填寫物質(zhì)“化學(xué)式”還是“名稱”;化學(xué)專有名詞是否有錯別字;實驗操作的文字表述是否規(guī)范,如某步驟為了除雜,應(yīng)該注明“是為了除去××雜質(zhì)”,而不是只寫“除雜”;操作需要的實驗儀器是否有缺漏,文字是否準(zhǔn)確;操作目的的回答是否全面等等。
可以說,學(xué)生在課堂中參與主動性很強,討論、質(zhì)疑和回答的積極性很好,且有一定的深度,課堂氛圍好,效益高。
3.5 鞏固歸納升華
在完成兩課時的自主命題和討論交流后,筆者精心選擇若干相同類型的工藝流程題進行鞏固訓(xùn)練,每道題約需花10分鐘左右,并要求學(xué)生在完成后進行“自我反思”,總結(jié)歸納解題思路。在此基礎(chǔ)上,對學(xué)生的鞏固訓(xùn)練進行批閱,對錯誤進行統(tǒng)計整理,對個別問題進行針對性的個別輔導(dǎo),對存在的共性問題再次進行集體指導(dǎo),從而完成對此類試題解題能力的再提升。
4 結(jié)語
在經(jīng)過一段時間的教學(xué)實踐后,筆者對部分學(xué)生進行的訪談表明,絕大多數(shù)學(xué)生表示自己在考試中不再害怕工藝流程題,有了一種“我就是命題人,我自己當(dāng)然會做”的自信。學(xué)生普遍認(rèn)為經(jīng)過這種自主命題的實踐,比較容易從流程圖中獲取有用信息,能較好的形成分析問題的思路,能關(guān)注到答題中的細(xì)節(jié)問題,減少了無謂失分。可見,學(xué)生自主命題教學(xué)模式在工藝流程題的復(fù)習(xí)中取得較為顯著的效果。當(dāng)然,這種教學(xué)模式下的教師要更加充分地做好課前準(zhǔn)備,更加細(xì)致地研究展示交流中的點撥引導(dǎo),才能取得更高的復(fù)習(xí)實效。此外,也可以嘗試在其他專題復(fù)習(xí)中的應(yīng)用,如“有機推斷和有機合成”專題等。
參考文獻(xiàn):
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化學(xué)是真實的?;瘜W(xué)教師在教學(xué)過程中,都不同程度地感受到了平時練習(xí)題目中有虛假、捏造的痕跡,但是為了鍛煉學(xué)生的解題能力,達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo),有時候大家都在“違心”地給學(xué)生訓(xùn)練大量自知無用,但又不敢割舍的試題。這類試題在一些計算題、框圖型試題、偽探究題中比較多見。如興趣小組同學(xué)為了計算石灰石中碳酸鈣的含量,雜質(zhì)就絕對不會發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量就都是44的倍數(shù)。又如為了檢驗碳酸根離子、氯離子、硫酸根等離子,實驗室總有那么一包粉末,它里面總是混有氯化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉等,也不知道實驗室老師是不是整天沒事做,把那些已經(jīng)分得清清楚楚的藥品再混合起來。這樣的例子還有很多,難道考查化學(xué)知識就不可避免這些傳統(tǒng)的桎梏嗎?不是,其實真實的工業(yè)生產(chǎn)中有許多鮮活的情境可以采用。因此化學(xué)工藝流程題就順應(yīng)形勢而產(chǎn)生。
化學(xué)工藝流程題,顧名思義,就是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段用框圖流程形式表示出來,并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)化學(xué)知識步步設(shè)問,形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。工藝流程題的結(jié)構(gòu)分題頭、題干和題尾三部分。題頭一般簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的;題干部分主要用框圖形式表示從原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程;題尾則是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的化學(xué)知識設(shè)計成系列問題,構(gòu)成一道完整的試題。
其特點與作用有三:一是試題源于生產(chǎn)實際,以解決化學(xué)實際問題為思路進行設(shè)問,使問題情境真實,能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、學(xué)以致用的學(xué)習(xí)觀;二是試題的內(nèi)容豐富,可以涉及化學(xué)基礎(chǔ)知識的方方面面,能有效考查雙基知識及應(yīng)用雙基解決化工生產(chǎn)中有關(guān)問題的遷移推理能力;三是試題新穎,閱讀量大,能考查學(xué)生的閱讀能力和收集資料處理信息能力。
例1:(2008)某?;瘜W(xué)興趣小組參觀制堿廠后,獲得以下信息,并對相關(guān)問題進行研究。
【產(chǎn)品與原理】
【問題討論】:
(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,相同操作的名稱為。
(2)反應(yīng)①中發(fā)生了兩個反應(yīng),寫出其中的一個化學(xué)方程式:。
(3)反應(yīng)③中得到純堿的化學(xué)方程式為:。
(4)溶液B中的溶質(zhì)有(至少寫出兩種)。
(5)上述生產(chǎn)流程中可循環(huán)使用的是(填序號)。
A.揮發(fā)性氣體C B.溶液D C.氫氧化鎂 D.化肥NHCl
【組成確定】
(1)稱取一定質(zhì)量的純堿樣品,經(jīng)多次充分加熱后,再稱重,質(zhì)量無變化;
(2)另取少量純堿樣品加入適量水,樣品完全溶解,向該溶液中加入過量稀HNO,再滴加AgNO溶液,有白色沉淀。
由上述實驗可確定純堿樣品含有雜質(zhì)(寫化學(xué)式)。
【含量測定】
稱取純堿樣品10.8g加入適量水,再加入過量CaCl溶液,攪拌、過濾、洗滌、干燥后稱得固體質(zhì)量為10.0g,計算過程:請通過計算并結(jié)合右表判斷此純堿樣品等級為 品。
【總結(jié)反思】
某同學(xué)認(rèn)為,在上述純堿含量測定中,將CaCl溶液改為BaCl溶液,測定誤差會減小,其理由是。
分析:
1.知識情境真實化。題目以真實的侯氏制堿法為素材進行命制,以工藝流程圖形式開門見山。
2.起點高,落點低。雖然是學(xué)生未見的化工技術(shù),但是能完全用初中的知識加以解答,沒有簡單的高中知識下放;問題設(shè)置有簡答題,有計算;有知識考查(化學(xué)方程式書寫等),也有實驗考查;有定性的判斷分析,也有定量的數(shù)據(jù)處理。
3.結(jié)構(gòu)設(shè)置科學(xué)合理。題目結(jié)構(gòu)按照產(chǎn)品原料、生產(chǎn)流程、相關(guān)資料、問題討論、組成確定、含量測定及總結(jié)反思,環(huán)環(huán)相扣,完全吻合科學(xué)探究步驟。
4.語言表述簡約化。語言表述簡潔、質(zhì)樸、流暢,沒有多余的“包裝性”文字,讓考生直接進入“化學(xué)狀態(tài)”。
5.考查功能立體化。有點的考查(實驗操作過濾),也有線的考查(得到純堿的方程式書寫),更有面上的考查(看懂流程判斷可循環(huán)使用的物質(zhì)),數(shù)據(jù)處理要求思維能“來回穿梭”而不亂,能鎖定三維目標(biāo),進行立體化全面考查。
附答案:
【問題討論】:
(1)過濾
(2)NaOH+HCl=NaCl+HO或NaCO+2HCl=2NaCl+HO+CO
(3)2NaHCONaCO+HO+CO
(4)NaHCO、NaCl、NHCl、NHHCO四種中的任意兩種
(5)A、B
【組成確定】:NaCl
【含量測定】合格
解:設(shè)NaCO的質(zhì)量為x
NaCO+CaCl=CaCO+2NaCl
106100
x10.0g
106∶100=x∶10.0g
解得:x=10.6g
10.6g/10.8g×100%=98.1%(或98.14%或98.15%或98.2%)
若用關(guān)系式解答:
NaCO∽CaCO
106100
x10.0g
106∶100=x∶10.0g
解得:x=10.6g
10.6g/10.8g×100%=98.1%
【總結(jié)反思】
等質(zhì)量的NaCO與BaCl反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量大,稱量時的(相對)誤差小。
二、源于教材高于教材,探究實驗異?,F(xiàn)象
異常的實驗現(xiàn)象通常孕育著科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn),化學(xué)史上很多發(fā)現(xiàn)都是來源于對異?,F(xiàn)象的探究,其中氬的發(fā)現(xiàn)就是很典型的一個例子。早在1785年,卡文迪許在測定空氣的組成時,除去空氣中的O、N等已知氣體后,發(fā)現(xiàn)最后總是留下一個體積不足總體積1/200的小氣泡。到了1892年,瑞利在測定氮氣密度時,從空氣中得到的氮氣的密度與氨分解得到的氮氣密度始終相差0.0064g/L,最后瑞利和拉姆賽共同研究后預(yù)測大氣中含有某種較重的未知氣體,經(jīng)反復(fù)實驗,他們終于發(fā)現(xiàn)了化學(xué)性質(zhì)極不活潑的惰性氣體――氬。因此,我們說化學(xué)“異常”的實驗現(xiàn)象中孕育著創(chuàng)新,有利于求異思維和創(chuàng)新精神的形成。同時,在探究過程中,可以讓學(xué)生親身體驗科學(xué)的研究過程,掌握科學(xué)的研究方法,在實踐中增強學(xué)生的分析問題、解決問題的能力?;瘜W(xué)教師在平常的教學(xué)中應(yīng)充分利用“異?!睂嶒灥倪@一特點,注意多為學(xué)生創(chuàng)設(shè)自主探究實驗的問題情境,重視實驗“異?!爆F(xiàn)象或“失敗實驗”的教學(xué)功能的開發(fā)就是很好的方法。在中考命題中,對實驗異?,F(xiàn)象的探究也是亟待開發(fā)的領(lǐng)域,這里大有文章可做。
例2:(2010)有一實驗事實:鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng),不但有銅生成,而且有較多的氣體產(chǎn)生。為確定氣體的成分,進行下列實驗探究。
(一)探究:從物質(zhì)組成元素角度分析,氣體可能是SO、O、H中的一種或幾種。
(二)實驗:
(1)甲同學(xué)為確定是否含有SO,他將氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中,溶液顏色未發(fā)生變化,則該氣體中 SO(填“有”或“無”)。
(2)乙同學(xué)認(rèn)為只有O,則可是 來檢驗。實驗證明乙同學(xué)的觀點不正確。
(3)丙同學(xué)為判斷是否含有O,同時確定氣體成分,通過查閱資料得知:
O+4KI+4HCl=2I+4KCl+2HO,I為碘單質(zhì)。于是他設(shè)計了如下的實驗裝置:
(三)實驗現(xiàn)象與結(jié)論:A中觀察到,證明無O;
B中觀察到,證明該氣體是H。
(四)實驗反思:
(4)大家認(rèn)為丙同學(xué)在加熱之前,應(yīng)對氣體先以確保安全。
(5)由上述實驗可知,硫酸銅溶液顯性(填“酸”或“堿”)。
賞析:
1.導(dǎo)入開門見山。不用過多的語言贅述,直接告知你這種異常的實驗現(xiàn)象,讓你迅速進入到此題的情境中。
2.涵括內(nèi)容廣。不僅考了酸堿鹽的部分性質(zhì),同時還包含了二氧化硫、氧氣的檢驗,質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用,等等。
3.獲取信息素養(yǎng)的訓(xùn)練。該題并沒有簡單地按照以往的格式局限于氧氣的檢驗,而是給出相關(guān)資料,并且很直接地把實驗裝置圖給你,無須你再去設(shè)計,直接考查了考生讀取信息、分析信息、信息加工的能力。
4.科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。通過違反初中教學(xué)中常規(guī)的實驗現(xiàn)象,引出問題,培養(yǎng)了考生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,以及遇見異?,F(xiàn)象或者問題,善于發(fā)現(xiàn)、勇于探索的精神。
附答案:
(1)無
(2)帶火星的木條
(3)溶液未出現(xiàn)藍(lán)色或無現(xiàn)象,銅網(wǎng)表面變紅
(4)驗純
(5)酸
綜上所述,化學(xué)中考試題的命制注重學(xué)生活用化學(xué)知識的能力考查,注重學(xué)習(xí)方法與科學(xué)思想的滲透,試題的背景與現(xiàn)實生活緊緊地聯(lián)系在一起,陶行知先生說:“千教萬教,教人求真;千學(xué)萬學(xué),學(xué)做真人?!苯處熞倘饲笳妫瑢W(xué)做真人,要從學(xué)生利益出發(fā),將學(xué)生素質(zhì)完善發(fā)展作為立身之本。從這個層面出發(fā),每一位化學(xué)教師都要加強對中考試卷的研究,注重對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),在課堂教學(xué)中注重初高中化學(xué)知識的銜接,讓我們的化學(xué)課堂成為共同提高師生科學(xué)素養(yǎng)與思維方法的智慧課堂。
【中圖分類號】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)35-0140-01
研究近幾年的江蘇省高考化學(xué)試題,很容易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的高考試題十分重視與生產(chǎn)、生活的緊密聯(lián)系。期中與化工生產(chǎn)直接聯(lián)系的“化工流程題”已經(jīng)成為現(xiàn)高考試題的主流題型。[1]筆者結(jié)合近幾年的高考試題和模擬題中的“化工流程題”的特點分析,談幾點個人拙見。
一、化工流程題的特點
1.無機化工流程題的結(jié)構(gòu)框架
我對比了幾十道化工流程題(以下簡稱流程題),發(fā)現(xiàn)題目總是包含以下三個要素:
題頭:用文字簡單介紹實驗?zāi)康暮驮?,或工業(yè)生成的原材料和生產(chǎn)目的(包含副產(chǎn)品)。
題干:主要用流程圖的形式將操作過程或物質(zhì)轉(zhuǎn)換過程表示出來,一般包括三大環(huán)節(jié):
題尾:根據(jù)流程中涉及到的化學(xué)知識編制成若干問題。
2.無機化工流程題的常見考點
我對比發(fā)現(xiàn)近幾年該類題目??家韵聨讉€知識點,我們需先做到心中有數(shù):
考點一:方程式的書寫
考點二:原料處理的目的和措施
考點三:濾渣成分
考點四:實驗操作
但是這類題目往往信息量大、情境陌生、選材新穎、綜合性強,許多考生倍感棘手,所以失分較多。
二、例題分析
例:硫酸銅是一種應(yīng)用極其廣泛的化工原料。以下是某工廠用含鐵廢銅為原料生產(chǎn)膽礬(CuSO4?5H2O)的生產(chǎn)流程示意圖:
膽礬和石膏在不同溫度下的溶解度(g/100g水)見下表。
請回答下列問題:
(1)紅棕色濾渣的主要成分是 Fe(OH)3 ;
(2)寫出浸出過程中生成硫酸銅的化學(xué)方程式
3Cu + 2HNO3+ 3H2SO4=3CuSO4+ 2NO+ 4H2O ;
(3)操作I的操作溫度應(yīng)該控制在 100 ℃左右;
(4)從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作II應(yīng)為冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥;
(5)反應(yīng)產(chǎn)物中的NO可以循環(huán)使用,試僅用一個化學(xué)方程式表示NO轉(zhuǎn)化為HNO3
4NO + 3O2+H2O=4HNO3 。
點評:此題原料處理、分離提純、獲得產(chǎn)品三個環(huán)節(jié)非常清晰,我所列的四個考點都在此題中出現(xiàn),另外題目中也出現(xiàn)了“浸出”、“調(diào)PH值”、“蒸發(fā),濃縮,過濾”等關(guān)鍵字眼,解答此類題目需明白這些關(guān)鍵字眼一般代表什么意思,平時的積累工作顯得尤為重要。
三、化工流程題的解題方法和策略以及經(jīng)驗總結(jié)
有了基本步驟,針對具體的考點我也談一些小的解題方法和經(jīng)驗,供大家參考和指正:
1.針對考點一,方程式書寫按4步走:
(1)判斷反應(yīng)物(氧化劑、還原劑)和產(chǎn)物(氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物),之一流程圖中蘊含的有用信息,如框圖中的文字說明,箭頭的指向,問題中的有效信息等。
(2)利用得失電子守恒粗配。
(3)利用電荷守恒補充一些微粒,但要考慮環(huán)境(如H+和H2O或OH-和H2O)。
(4)利用原子守恒配平所有的物質(zhì)。
2.針對考點二
出現(xiàn)下列高頻詞語需要明白它的一般代表的意思:
(1)在原料處理環(huán)節(jié)
粉碎或研磨:增大固液(或固氣或固固)接觸面積,加快反應(yīng)(溶解)速率,增大原料的轉(zhuǎn)化率(或浸出率)。
煅燒或灼燒:將不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)為容易提取的物質(zhì);轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?除去有機物;除去熱不定的雜質(zhì)。
酸浸:溶解、去氧化物(膜)、調(diào)節(jié)PH促進水解(沉淀)。提高浸出率的措施有:攪拌、粉粹研磨、適當(dāng)增大酸濃度、升溫等。
堿溶:去油污、鋁片氧化膜;溶解鋁、二氧化硅;調(diào)節(jié)PH促進水解(沉淀)。
(2)在分離提純環(huán)節(jié)
調(diào)PH值除雜:控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。
加熱:加快反應(yīng)速率或促進平衡向某個方向移動。
降溫:防止某些物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解)、為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向進行。
在這一環(huán)節(jié)中若產(chǎn)物為不溶物:操作為過濾、洗滌、干燥;若產(chǎn)物為可溶物:操作為結(jié)晶(蒸發(fā)結(jié)晶或降溫結(jié)晶)、過濾(可為趁熱過濾)、洗滌、干燥;若產(chǎn)物為有機物:操作為萃取分液、蒸餾;若產(chǎn)物為氣體:操作為洗氣。
(3)在獲得產(chǎn)品環(huán)節(jié)
洗滌(冰水、熱水):洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。
蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍抑制水解:如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時,應(yīng)在HCl氣流中加熱,以防其水解。
蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶:如除去KNO3中的少量NaCl。
蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾:如除去NaCl中的少量KNO3。
3.針對考點三
討論濾渣成分必需讀懂流程,運用嚴(yán)肅化合物知識,理清物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。要求基本反應(yīng)基本原理必需清楚。
4.針對考點四
關(guān)于實驗操作的描述,學(xué)生需熟悉課本常見基本實驗操作,實驗儀器。
中圖分類號:G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1002-7661(2016)11-353-01
一直以來,高中化學(xué)作為我區(qū)薄弱學(xué)科之一,有歷史的原因,也有教學(xué)的困難。從筆者的經(jīng)驗來看,除了學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握不夠系統(tǒng)以外,在運用化學(xué)問題的解決策略實際解決問題的時候,存在一定困難,需要在教學(xué)和練習(xí)中加以引導(dǎo),并養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,將有助于提高學(xué)習(xí)效率。
一、類比策略
類比策略是將已有知識經(jīng)驗的問題為原型,通過分析、比較在待解決的問題與原型之間建立起聯(lián)系,尋找二者之間的相似性,從而解決新問題的一種策略。新問題與原型問題有三種相似性:①問題情境的相似性;②知識類型的相似性;③思維關(guān)系的相似性。例如:雙氧水(H2O2)和水都是極弱電解質(zhì),但H2O2比H2O更顯酸性。 (1)若把H2O2看成是二元弱酸,請寫出它在水中的電離方程式:_______。 (2)鑒于H2O2顯弱酸性,它可以同強堿作用形成正鹽,在一定條件下也可形成酸式鹽。請分別寫出H2O2與Ba(OH)2反應(yīng)生成正鹽、酸式鹽的化學(xué)方程式:_____。這是一道很典型的利用類比策略解決問題的題型,學(xué)生往往容易受到思維定勢的影響,只能看出問題情境的相似關(guān)系,但是不能將其與二元弱酸的電離知識聯(lián)系起來,即使能夠建立聯(lián)系,由于新的問題情境造成了一定程度的干擾,讓很多學(xué)生無從下筆解答。
二、分解策略
如果類比就是簡單的模仿,而分解策略就是人們很容易想到又很常用的一種解決問題的策略,確定目標(biāo)、分解任務(wù),它是按照一定的方式把把很大、較難的總目標(biāo),分解成相互關(guān)聯(lián)的系列子目標(biāo),逐個加以考量,而后綜合解決問題的策略。比如高考化學(xué)工藝流程問題的解決,氣體的制備和性質(zhì)檢驗問題等等,都需要綜合考察目標(biāo)要求,做到整體把握,從生成起始問題到目標(biāo)狀態(tài)的思維過程,可以是循序漸進,也可以是突起跳躍的,但不能割裂開來,需要前后聯(lián)系,不斷地歸納小結(jié)。在學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)知識時,教學(xué)的過程就是思想和方法的影響,才能使學(xué)生的感性思維過渡到理性思維。
三、整體策略
整體策略是一種重要化學(xué)學(xué)科思想,不僅是教學(xué)的支撐,也是學(xué)生能力的基礎(chǔ),整體策略就是從整體著眼、從綜合入手,忽略局部,不至于走入死胡同或走彎路,從而快捷有效地解決問題。它是對基礎(chǔ)知識熟練應(yīng)用的結(jié)果,雖然化學(xué)學(xué)科知識繁雜,但都是圍繞從元素化合物知識過渡到理論總結(jié)的主線展開,從初中階段學(xué)習(xí)了四個基本的反應(yīng)類型,學(xué)習(xí)了化合和分解反應(yīng)之后,就引出了質(zhì)量守恒定律,而后加以應(yīng)用,學(xué)習(xí)置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng),從定性理解化學(xué)到培養(yǎng)學(xué)生定量計算能力,初步知道了守恒的思想。高中化學(xué)階段尤其注重運用整體策略解決問題,在必修一第一單元,學(xué)生就接觸到溶液中的電荷守恒,氧化還原反應(yīng)中的電子守恒,只是學(xué)生學(xué)習(xí)準(zhǔn)備不同,訓(xùn)練和強化的能力水平和層次因人而異。等到了選修四――化學(xué)反應(yīng)原理,蓋斯定律、物料守恒、質(zhì)子守恒以及電荷守恒等比比皆是,不少學(xué)生就感覺到了化學(xué)難,層次深,不好把握。誠然,宏觀的總攬全局的方式解決問題,不僅是要培養(yǎng)整體策略的學(xué)科思想,更需要對部分把握游刃有余,方能深入淺出,簡化步驟,整體解決問題。
一、新課程背景下高考的三大變化
1.試卷結(jié)構(gòu)的變化。2013年我省高考采用“3+理綜/文綜”模式,化學(xué)試題結(jié)構(gòu)采用“7+3+1”模式,與舊課程高考相比較,試題結(jié)構(gòu)的主要變化體現(xiàn)在:(1)化學(xué)在理科綜合考試中分值由原來108分變?yōu)?00分。(2)客觀題仍為單項選擇題,每題6分,但數(shù)目由8道小題變?yōu)?道,共計42分。選擇題以容易題和中等難度題為主,全面檢測化學(xué)基礎(chǔ)知識和基本技能,注重化學(xué)核心知識內(nèi)容的覆蓋,試題遵循由易到難的命題特點。(3)主觀題分為必答題和選答題。其中必答題3道,內(nèi)容主要考查《必修1》《必修2》《化學(xué)反應(yīng)原理》三個模塊。選答題3道,涉及《有機化學(xué)基礎(chǔ)》《物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)》《化學(xué)與技術(shù)》三個選修模塊,要求學(xué)生根據(jù)個人的選修情況和個性發(fā)展需求任選一道試題做答,共計58分。主觀題有一定的靈活性和發(fā)散性,通過多題把關(guān),達(dá)到既能控制難度,又能提高區(qū)分度的效果,使分?jǐn)?shù)有理想的離散程度,發(fā)揮試題的定位功能,達(dá)到甄別和選拔考生的目的。
2.考試內(nèi)容的變化。新課程《考試說明》將化學(xué)考試內(nèi)容分為“必考內(nèi)容”(涵蓋《必修1》《必修2》《化學(xué)反應(yīng)原理》內(nèi)容)和“選考內(nèi)容”(涵蓋選修模塊《化學(xué)與生活》《化學(xué)與技術(shù)》《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》《有機化學(xué)基礎(chǔ)》的內(nèi)容,考生從中任選一個模塊考試)。通過對比《考試說明》和《課程標(biāo)準(zhǔn)》的變化,其變化主要體現(xiàn)在:(1)必考內(nèi)容包括:化學(xué)科學(xué)特點和化學(xué)研究基本方法、化學(xué)基本概念和基本理論、常見無機物及其應(yīng)用、常見有機物及其應(yīng)用和化學(xué)實驗基礎(chǔ)五個方面。增加了化學(xué)科學(xué)特點和化學(xué)研究基本方法,刪去了原考綱化學(xué)計算部分內(nèi)容,將化學(xué)計算的要求分散,與相關(guān)知識內(nèi)容整合。(2)選修內(nèi)容包括《有機化學(xué)基礎(chǔ)》《物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)》《化學(xué)與技術(shù)》三個選修模塊。其中《物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》包括“原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)、化學(xué)鍵與物質(zhì)的性質(zhì)、分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)”?!队袡C化學(xué)基礎(chǔ)》包括有機化合物的組成與結(jié)構(gòu)、烴及其衍生物的性質(zhì)與應(yīng)用、糖類、氨基酸和蛋白質(zhì)、合成高分子化合物?!痘瘜W(xué)與技術(shù)》包括化學(xué)與資源開發(fā)利用、化學(xué)與材料的制造和應(yīng)用、化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
3.化學(xué)學(xué)習(xí)能力考查的變化。 新課程高考對化學(xué)學(xué)習(xí)能力的考查由原來的觀察能力、實驗?zāi)芰Α⑺季S能力、自學(xué)能力改為:(1)接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力。要求能夠?qū)χ袑W(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識融會貫通,能正確復(fù)述、再現(xiàn)、辨認(rèn);能夠通過對實際事物、實驗現(xiàn)象、實物、模型、圖形、圖表的觀察,以及對自然界、社會、生產(chǎn)、生活中的化學(xué)現(xiàn)象的觀察,獲取有關(guān)的感性知識,并進行初步加工、吸收、有序存儲;能夠從試題提供的新信息中,準(zhǔn)確地提取實質(zhì)性內(nèi)容,并經(jīng)與已有知識整合,重組為新知識模塊。(2)分析和解決化學(xué)問題的能力。要求能夠?qū)嶋H問題分解,通過運用相關(guān)知識,采用分析、綜合的方法,解決簡單化學(xué)問題;能夠?qū)⒔鉀Q問題的過程和成果,用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達(dá),并作出解釋。(3)探究能力。要求了解并初步實踐化學(xué)實驗研究的一般過程,掌握化學(xué)實驗的基本方法和技能;在解決簡單化學(xué)問題的過程中,運用科學(xué)的方法,初步了解化學(xué)變化規(guī)律,并對化學(xué)現(xiàn)象提出科學(xué)合理的解釋。
二、新課程背景下高考試題的特點
1. 注重基礎(chǔ),突出主干知識??v觀近幾年寧夏和全國課改區(qū)高考化學(xué)試題,試題充分體現(xiàn)了《課程標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)性、綜合性、選擇性、時代性等特征。注重考查中學(xué)階段的基礎(chǔ)知識、基本技能、基本方法,內(nèi)容基本涵蓋了中學(xué)化學(xué)學(xué)科的主干知識,包括化學(xué)用語及常用計量、電解質(zhì)溶液、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律、反應(yīng)速率與化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)與能量、基礎(chǔ)有機化學(xué)、無機化學(xué)及化學(xué)實驗操作等內(nèi)容。
2.突出導(dǎo)向性,體現(xiàn)各模塊的特色。新課程高考試題體現(xiàn)了導(dǎo)向性,在對選修模塊沒有設(shè)置模塊必修內(nèi)容的在必做試題中要求較高,知識與能力并重。在選修中需要進一步延伸的必修內(nèi)容在必答題中要求較低,只考查常識性了解、基本概念、基本知識。選答題對這部分內(nèi)容的考查能力要求較高,除了必備扎實的基礎(chǔ)知識體系外,還對知識的深層次理解能力、綜合分析問題的能力、邏輯推理能力等立意考查。
3.突出學(xué)科內(nèi)的融合,發(fā)揮試題的選拔功能。新課程高考試題重視學(xué)科內(nèi)知識的融合,試題既有學(xué)科內(nèi)不同單元內(nèi)的綜合,也有不同模塊的綜合,淡化了學(xué)科本位思想。特別是II卷試題沒有純知識試題或模塊試題,大多數(shù)試題把實驗、計算、化學(xué)用語、化學(xué)概念原理等知識相互交叉,命題思維體現(xiàn)知識整合能力的考查,體現(xiàn)新課程分層要求、遞變推進的思維和尊重不同學(xué)生發(fā)展的教學(xué)理念。通過多題把關(guān),達(dá)到既能控制難度,又能提高區(qū)分度的效果,使分?jǐn)?shù)有理想的離散程度,發(fā)揮試題的選拔功能。
4.聯(lián)系生產(chǎn)、生活實踐,學(xué)以致用,體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價值。新課程高考試題情景源于生產(chǎn)、生活實際和科技前沿,情景新穎真實,減少了虛假的、對化學(xué)學(xué)科發(fā)展有負(fù)面影響的情境素材,體現(xiàn)STS理念。內(nèi)容涉及材料科學(xué)、能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué),原來傳統(tǒng)的真實情景的無機推斷、有機推斷框圖題被以實際應(yīng)用為主的工藝流程題、操作流程題、有機合成線路題所代替。此類試題有助于讓學(xué)生了解化學(xué)在資源利用、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用,引導(dǎo)學(xué)生在日常生活中主動應(yīng)用化學(xué)知識分析解決實際問題。引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)地認(rèn)識化學(xué)在生產(chǎn)、生活及科技上的價值及對推動人類發(fā)展所作出的巨大貢獻(xiàn)。
5.突出實驗考查,體現(xiàn)學(xué)科特色?;瘜W(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,實驗是學(xué)生高考的失分點,新高考的實驗內(nèi)容包括物質(zhì)的制備、合成、分離、提純和實驗方案的設(shè)計與優(yōu)化、定性實驗與定量實驗的結(jié)合等。而且近年有從無機物的制備轉(zhuǎn)向有機物的制備的趨勢。試題考視基礎(chǔ)操作、基本方法,融實驗技能、實驗設(shè)計、探究方法、分析歸納、信息采集整理為一體,考查學(xué)生的基本實驗技能和科學(xué)探究能力。例如,2012年寧夏卷第28題考查基本實驗操作(主要考查了溴苯的制備、提純),對促進實驗教學(xué)的有序開展起到良好的導(dǎo)向作用。
6.試題呈現(xiàn)方式多樣,重視學(xué)生信息素養(yǎng)的考查。新課程高考試題呈現(xiàn)方式新穎多樣,主要以數(shù)據(jù)信息、文字信息、圖表信息、反應(yīng)信息、化學(xué)工藝流程、實驗操作流程等形式呈現(xiàn),通過對實驗、圖形、模型、圖表的觀察以及試題提供的各種信息,獲取有關(guān)的感性知識和印象,并準(zhǔn)確提取實質(zhì)內(nèi)容,形成新知識的能力。
三、新課程背景下高考復(fù)習(xí)策略
1.研究新課程《課程標(biāo)準(zhǔn)》和《考試說明》,準(zhǔn)確把握高考復(fù)習(xí)的方向。《課程標(biāo)準(zhǔn)》和《考試說明》是高考命題的綱領(lǐng)性文件,在高考復(fù)習(xí)時要認(rèn)真地研究對照舊課程《教學(xué)大綱》《考試說明》與新課程《課程標(biāo)準(zhǔn)》、課改區(qū)的《考試說明》在考查內(nèi)容和考核層次上的變化,明確增減的內(nèi)容和考核層次的變化,要特別關(guān)注《課程標(biāo)準(zhǔn)》新增內(nèi)容,必考內(nèi)容中新增的化學(xué)平衡常數(shù)、蓋斯定律、沉淀溶解平衡、溶度積常數(shù)等內(nèi)容在新課程高考試卷頻繁考查。要研究近幾年全國、各自主命題省份新課程高考的試題,特別是寧夏高考試題,研究這些命題思想、命題意圖、考核范圍、考核層次、命題變化趨勢,明確新高考考什么、怎樣考、如何應(yīng)對的問題,努力做到內(nèi)容不超綱、難度不超限。
2.整合復(fù)習(xí)課程資源,優(yōu)化復(fù)習(xí)方案的設(shè)計,提高課堂復(fù)習(xí)的有效性。高三復(fù)習(xí)的核心目的是讓學(xué)生對已學(xué)過的零星、分散的化學(xué)知識進行歸納、梳理、加工,使之條理化、系統(tǒng)化,讓學(xué)生學(xué)會應(yīng)用知識解決實際問題。因此,復(fù)習(xí)要有一個整體的規(guī)劃,要做到“考綱——教材——復(fù)習(xí)資料——學(xué)情”四者的有效整合,要重視考綱在復(fù)習(xí)中的指向作用,教材在復(fù)習(xí)中的基礎(chǔ)示范作用和復(fù)習(xí)資料的輔助作用,切忌對復(fù)習(xí)資料不加取舍,照本宣科,拿一本資料從頭講到尾;學(xué)案的設(shè)計要知識梳理與能力培養(yǎng)相結(jié)合,要把重點知識復(fù)習(xí)與關(guān)鍵能力培養(yǎng)相結(jié)合,要遵循課時化、問題化、參與化、方法化、層次化的原則,突出“知識目標(biāo)—知識結(jié)構(gòu)—認(rèn)知方法—技能訓(xùn)練”四個環(huán)節(jié)。在課堂教學(xué)中要講清重點、難點、易混點,講清知識體系,讓知識之樹在學(xué)生心中扎根。要做到“精選習(xí)題——糾錯強化——變式拓展”三者的有機結(jié)合,切忌對習(xí)題不加精選,大搞題海戰(zhàn)術(shù)。要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,處理好不同模塊之間的關(guān)系,把化學(xué)科學(xué)中最重要的基礎(chǔ)知識、基本技能、基本觀點和方法有機地融合起來。
3.夯實基礎(chǔ),突出主干,引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建化學(xué)知識體系?;A(chǔ)知識、基本技能、基本觀念、基本方法是化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。課本是高考的“根”,復(fù)習(xí)中要引導(dǎo)學(xué)生回歸課本,引導(dǎo)學(xué)生理解概念的內(nèi)涵和外延,搞清相關(guān)概念、相似概念、相近概念的區(qū)別和聯(lián)系,搞清基本原理的實質(zhì)、使用范圍、使用條件,從具體知識的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變到以觀念建構(gòu)為核心的教學(xué)上來,強化基礎(chǔ)知識的記憶和理解,形成基本的方法、基本的觀念,讓學(xué)生自主構(gòu)建所學(xué)知識的立體體系,強化知識的縱橫聯(lián)系,使所學(xué)知識系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。在復(fù)習(xí)中要重點對主干知識、高考的熱點進行強化訓(xùn)練,讓學(xué)生的知識與能力同步增長。
4.重視實驗探究,提高學(xué)生的實驗探究能力?;瘜W(xué)實驗不僅是化學(xué)教學(xué)的重點、高考難點,也是學(xué)生的失分點。在實驗復(fù)習(xí)中要做到:(1)熟悉常見實驗的基本操作,力求實驗基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)化。在化學(xué)實驗復(fù)習(xí)過程中應(yīng)對儀器與藥品、實驗操作與實驗技能、物質(zhì)的制備與實驗方法、識圖繪圖與安全知識、定量實驗與誤差分析、物質(zhì)的分離提純和鑒別、實驗設(shè)計與綜合實驗等作一些專題復(fù)習(xí),通過對化學(xué)實驗知識和技能進行歸納、對比,總結(jié)規(guī)律,由點到面,形成知識網(wǎng)絡(luò)。(2)重視教材實驗,力求對實驗素材進行深入拓展和挖掘。對于課本的每一個實驗都要弄清原理及相關(guān)的儀器裝置,注重操作細(xì)節(jié),對于每個實驗,都要注意以下幾點:①怎么做?②為什么要這樣做? ③如果不這樣做,會引起什么后果?④還能怎么做?對實驗中所涉及到的重要化學(xué)方程式和重要實驗現(xiàn)象均應(yīng)做到熟練。條件許可的話,盡可能地開放化學(xué)實驗室,讓學(xué)生重做一些重點實驗,去感受實驗細(xì)節(jié),加深體驗。(3)重視實驗設(shè)計與評價。復(fù)習(xí)過程中教師要創(chuàng)造條件讓學(xué)生真正參與實驗探究,強化實驗設(shè)計訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生能根據(jù)實驗要求選擇儀器和試劑、設(shè)計實驗步驟(尤其是畫出實驗方案框圖)、描述現(xiàn)象和結(jié)論等各個實驗環(huán)節(jié),還要能對實驗設(shè)計進行改進和創(chuàng)新。在實驗訓(xùn)練中逐步培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析解決問題的能力,切忌教師在黑板上實驗、學(xué)生課后背實驗等。
所謂的情景式教學(xué)就是要通過外界的事物來激發(fā)出學(xué)生內(nèi)心對于學(xué)習(xí)真情實感的教學(xué)方式。理論研究表明,學(xué)生求知和接受外界事物的好壞是與其所處的周圍環(huán)境是密不可分的??梢娡饨缡挛飳τ趯W(xué)生成長的重要性。只有通過外界事物的推動作用和移情影響,以及引起而造成的學(xué)習(xí)上的“意義構(gòu)建”。在這樣的雙重模式的影響之下,學(xué)生就能夠逐漸對于學(xué)習(xí)中的靜態(tài)思維模式和聯(lián)系實際中的動態(tài)思維模式之間形成統(tǒng)一。從而更好的理解和把握不同事物之間的規(guī)律。在另一方面,也可以構(gòu)建出學(xué)生課堂上的主體意識,讓他們在學(xué)習(xí)之中更好的感悟和認(rèn)知生活。
在實際課堂教學(xué)中,我們應(yīng)該教育學(xué)生遵循實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的原則,在選擇實驗道具上應(yīng)該具有實踐性、生活性和創(chuàng)造性。我們當(dāng)前的實驗器材和實驗原料都是單一、重復(fù)的,同學(xué)們在實驗過程中都是簡單的、重復(fù)性的操作,對化學(xué)實驗的目的性不明確,對化學(xué)原料有距離感和隔閡感。我們當(dāng)前的生活用品中很多地方都涉及到化學(xué)元素,而很多生活現(xiàn)象都是自然界一種自然、簡單的化學(xué)反應(yīng),我們應(yīng)該將生活知識結(jié)合到化學(xué)實驗中,學(xué)為己用,活學(xué)活用,這樣既提高了學(xué)生們對化學(xué)實驗的接受能力,又提高了學(xué)生們的動手能力,使得同學(xué)們對生活中的化學(xué)現(xiàn)象能夠更好地理解,對化學(xué)知識能夠更好地理解,一舉兩得,不失為我們高中化學(xué)教學(xué)的一種好方法。
二、運用實驗創(chuàng)設(shè)問題教學(xué)情景
化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。通過實驗過程中大量直觀、真實、生動、有趣的現(xiàn)象,創(chuàng)設(shè)富有啟發(fā)性的教學(xué)情景,讓學(xué)生全方位參與知識的內(nèi)化過程,既有助于學(xué)生對知識的掌握,又培養(yǎng)了學(xué)生的動手和動腦的能力以及探索新知的精神;既可以集中學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,鞏固學(xué)生知識,啟發(fā)學(xué)生思維,又可以培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。從而達(dá)到預(yù)期的教育教學(xué)目的。
例如:在學(xué)習(xí)“化學(xué)反應(yīng)的快慢和限度”時,在教學(xué)設(shè)計中,我讓學(xué)生觀察對比試驗,讓學(xué)生能夠自主地發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象的不同,讓學(xué)生自己主動地提出問題,主動地提出濃度、溫度和催化劑等條件可以影響化學(xué)反應(yīng)的快慢。教師可以趁機向?qū)W生提出,如何調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的快慢。使學(xué)生在自己提出問題,在教師的引導(dǎo)下找到解決問題的方法,使學(xué)生的問題意識得到提高,而且還可以使學(xué)生感受到自己動手解決問題帶來喜悅的同時,增強學(xué)生的學(xué)習(xí)信心,使學(xué)生以良好的心態(tài)對待高考。
三、運用對比聯(lián)想創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景
我們在講授二氧化硫的漂白性時,可以將新舊知識進行對比:(1)將二氧化硫氣體通人品紅溶液中,溶液褪色,加熱,恢復(fù)至原來顏色;(2)將氯氣通人品紅溶液中,溶液褪色,加熱,無變化,不能恢復(fù)至原來顏色。學(xué)生在比較過程中不難發(fā)現(xiàn):二氧化硫和氯氣都具有漂白性。但二氧化硫漂白后的溶液加熱恢復(fù)至原來的顏色,而氯氣漂白后的溶液加熱后不能恢復(fù)至原來的顏色。通過這樣的對比聯(lián)想情景,學(xué)生能夠想到,現(xiàn)象不同是由于起漂白作用的物質(zhì)的性質(zhì)不同,氯氣的漂白是由于次氯酸與有色物質(zhì)發(fā)生了氧化還原反應(yīng),不可逆;而二氧化硫的漂白是由于它與有色物質(zhì)生成的無色物質(zhì)不穩(wěn)定,易分解,變化可逆,是非氧化還原反應(yīng)。通過這樣的對比聯(lián)想,學(xué)生能夠透過現(xiàn)象看本質(zhì),據(jù)此學(xué)生就知道學(xué)完銅與濃硫酸的反應(yīng)后,在學(xué)濃硝酸也是氧化性酸時,可以與濃硫酸對比聯(lián)想進行學(xué)習(xí)。通過原電池和電解池的對比可以明白電化學(xué)的實質(zhì)。
四、通過生活來創(chuàng)設(shè)教學(xué)問題情景。
生活是學(xué)生化學(xué)知識的重要來源,也是學(xué)生化學(xué)知識的最大應(yīng)用場所。教師在課堂教學(xué)時可以充分利用生活中生動具體的事實或 問題來呈現(xiàn)學(xué)習(xí)情景。其中包括日常生活中與所學(xué)內(nèi)容有關(guān)的物品、現(xiàn)象、事件和經(jīng)驗,與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題以及能體現(xiàn)化學(xué)與社會、經(jīng)驗、人類文明發(fā)展有關(guān)的事實和材料,還有重要的化學(xué)史實、發(fā)明發(fā)現(xiàn)的故事等等?,F(xiàn)在不管是新教材的要求,還是高考中的考點,社會、生活和化學(xué)都是熱點話題。引導(dǎo)學(xué)生用化學(xué)視角、化學(xué)方法去觀察、思考 日常、生活、生產(chǎn)、社會發(fā)展、科技進步及環(huán)境改善等方面的典型問題,學(xué)生認(rèn)識化學(xué)在科技發(fā)展中的地位和作用,提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情和積極性,培養(yǎng)學(xué)生接受新知識、新信息的能力。
五、運用多媒體手段創(chuàng)設(shè)教學(xué)問題情境
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代教學(xué)媒體也成為課堂教學(xué)的重要輔助手段,與傳統(tǒng)教學(xué)媒體相結(jié)合,以刺激學(xué)生的各種感覺器官,提高學(xué)生的注意力。利用各種教學(xué)媒體創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生盡快進入學(xué)習(xí)狀態(tài),還能使學(xué)生在整個教學(xué)活動維持學(xué)習(xí)興趣。提高課堂教學(xué)質(zhì)量?;瘜W(xué)模型、多媒體課件、動畫演示等都是常用的教學(xué)媒體。在化學(xué)教學(xué)中化學(xué)模型非常多,它是一種三維的實物替代物,模型可以比實物小,也可以比實物大,或者相同,根據(jù)教學(xué)目的保留完全的細(xì)節(jié)或進行簡化。實際上,模型可以提供實物所不能提供的學(xué)習(xí)經(jīng)驗。高中化學(xué)教學(xué)中使用的模型主要包括工業(yè)流程模型、為了便于學(xué)生理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)的球棍模型、比例模型和堆積模型以及借助計算機模擬的分子構(gòu)型。借助模型,可以使所學(xué)內(nèi)容直觀化,如在學(xué)習(xí)工業(yè)合成氨一節(jié)借助合成氨的工藝流程模型使學(xué)生更容易直觀的了解工業(yè)設(shè)備。借助模型,可以使微觀物質(zhì)宏觀化,球棍模型、比例模型和堆積模型是將微觀粒子的相對大小近似放大,原子、離子的排列靜止化、簡單化,幫助學(xué)生形成三維的結(jié)構(gòu)意識,正確的理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)。而借助化學(xué)設(shè)計軟件設(shè)計的分子結(jié)構(gòu),使微粒的空間結(jié)構(gòu)得以動態(tài)、準(zhǔn)確的展示。
六、創(chuàng)設(shè)情景應(yīng)注意的問題
理論教學(xué)與實習(xí)教學(xué)是技工教育的兩個重要組成部分,這二者是互相滲透、互相印證、互相補充、相輔相成、缺一不可的關(guān)系。學(xué)生在理論與實踐相結(jié)合的教育中,不斷拓展自己的邏輯思維、想象力,擴大知識面,提高具體實踐中的操作能力。技校學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo),即培養(yǎng)具有一定專業(yè)理論知識和熟練動手能力的技術(shù)工人。所以要培養(yǎng)出合格的化學(xué)分析專業(yè)學(xué)生,就要把實習(xí)教學(xué)提高到相應(yīng)位置,不是可有可無,可好可差,應(yīng)與理論教學(xué)同樣重視。下面談?wù)劵瘜W(xué)分析專業(yè)實習(xí)課的教學(xué)方法及其他應(yīng)注意的相關(guān)問題。
一、實習(xí)課由老師“滿堂灌”到師生互動式討論
以前一般在《分析化學(xué)》理論課上完一個章節(jié)(即一種化學(xué)分析方法后)后便跟著安排實習(xí)課。由于技校學(xué)生基礎(chǔ)知識水平有差異,有的學(xué)生上化學(xué)理論課時,對課本內(nèi)容就沒有搞明白,只是“囫圇吞棗”,因此在掌握實習(xí)內(nèi)容時也有很大差異。在實習(xí)前,通常是由實習(xí)指導(dǎo)老師在實驗室講解完實驗的內(nèi)容(包括實驗方法原理、方法步驟、可能產(chǎn)生問題及如何解決等一系列問題)后,學(xué)生開始做實驗。老師按部就班地“滿堂灌”,學(xué)生只能被動接受。課后學(xué)生拿著筆記本死記硬背,掌握得非常膚淺。由于實習(xí)前準(zhǔn)備工作沒做充分,學(xué)生一進實驗室就心中沒譜,實習(xí)也就雜亂無章,到處亂哄哄。有的學(xué)生甚至不能在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗內(nèi)容,實習(xí)質(zhì)量也不高。
現(xiàn)在我們一般在實習(xí)課前要求學(xué)生熟悉本實驗的內(nèi)容,特別是方法原理一定要完全理解。然后以小組為單位,老師參與其中,充分進行討論。圍繞實驗步驟、注意事項及各種可能產(chǎn)生的問題及如何解決,每個人都有機會提出自己的見解或疑惑,再由實習(xí)指導(dǎo)老師進行點評、解惑和總結(jié),從而把實驗中的重點和難點、注意事項等都徹底搞清楚。這樣的互動教學(xué)活躍了課堂氣氛,讓學(xué)生在輕松自如的環(huán)境中更好地理解和記憶實驗內(nèi)容。這樣,進入實驗室后,每個學(xué)生都能做到對實驗內(nèi)容心中有數(shù),都能按操作規(guī)程認(rèn)真地、有條不紊地進行實習(xí)。實驗室有了安靜有序的環(huán)境,這樣的實習(xí)效果比以前有很大增強,真正達(dá)到了實習(xí)目的。同學(xué)們的主觀能動性被調(diào)動起來,并能用學(xué)到的理論指導(dǎo)實習(xí),再用實習(xí)得到的數(shù)據(jù)說明理論的正確性。有的同學(xué)還能用學(xué)到的理論知識說明和解釋實驗過程中的一些化學(xué)現(xiàn)象,真正做到理論和實踐的有機結(jié)合。
二、培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)道德
同學(xué)們在完成實驗內(nèi)容后,要進行化學(xué)分析的數(shù)據(jù)處理。大多數(shù)學(xué)生能實事求是地按得到的分析數(shù)據(jù),計算出實驗結(jié)果。但有個別學(xué)生因為在化學(xué)實驗中,出現(xiàn)了這樣或那樣的問題,得出差異較大的數(shù)據(jù)。為了完成實驗報告的任務(wù),也為了不用辛苦地重做實驗,就刪改實驗數(shù)據(jù)湊結(jié)果。我們在發(fā)現(xiàn)這些情況后,覺得這是十分嚴(yán)重的問題,必須及時處理。經(jīng)過教育,這位同學(xué)認(rèn)識了錯誤,并保證不會再犯。在整個社會大力呼吁“重視職業(yè)道德教育”的今天,培養(yǎng)學(xué)生具有良好的職業(yè)道德,已成為技工學(xué)校維持生存和提高質(zhì)量的根本,也關(guān)系到畢業(yè)生走上工作崗位后的素質(zhì)問題。
大量事實表明,一個合格的從業(yè)人員不僅要有一定的專業(yè)知識和技能,更要有工作責(zé)任心,遵守規(guī)章制度,遵循操作規(guī)程,不怕吃苦,有奉獻(xiàn)精神。只有這樣,才能把本職工作做好。因此我們抽出一定的時間,給同學(xué)們講述職業(yè)道德的重要性:在一個企業(yè)里,工藝流程的控制及產(chǎn)品的合格,都要靠化驗室的分析結(jié)果作參考,正如郭沫若同志所說:“化學(xué)分析是工業(yè)生產(chǎn)的眼睛……”[1]如果用錯誤的分析結(jié)果控制工藝流程和指導(dǎo)生產(chǎn),就會給生產(chǎn)帶來極大危害,甚至造成不可估量的損失。所以學(xué)生在學(xué)校里就要養(yǎng)成對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍的良好品德,今后在工作崗位上,才能愛崗敬業(yè),誠實守信,得到用工單位的青睞。
三、實驗室的環(huán)保措施
實驗室除一般化學(xué)試劑外,還大量應(yīng)用酸、堿及一些有毒有害試劑,還有學(xué)生實習(xí)后產(chǎn)生的大量廢液。為了不造成環(huán)境污染,并讓學(xué)生有環(huán)保意識,我們對學(xué)生進行環(huán)境保護重要性的講解,說明實驗室的廢液對環(huán)境污染的危害,如日本的四日市哮喘事件[2]是因為石油冶煉廠排放廢氣中的重金屬微粒與二氧化硫形成硫酸煙霧,造成八百多人患上哮喘病,死亡十多人;如廣西龍江河鎘污染事件[3]是因廣西金河礦業(yè)股份有限公司、河池市金城江區(qū)鴻泉立德粉材料廠違法排放工業(yè)污水,廣西龍江河突發(fā)嚴(yán)重鎘污染,對龍江河沿岸眾多漁民和下游柳州三百多萬市民的生活造成嚴(yán)重影響;又如“韶關(guān)的酸雨”、“惠州淡水河污染”等例子教育學(xué)生。真實的事例使學(xué)生很受觸動,認(rèn)識到環(huán)境污染的可怕后果。我們還利用環(huán)保宣傳資料和環(huán)保社會實踐等方式進行教育,組織學(xué)生調(diào)查研究本市環(huán)境污染狀況。同學(xué)們有了環(huán)保意識,在完成實驗后,能自覺地把廢液倒入廢液缸內(nèi)處理,讓含有酸、堿廢液中和以后再倒入下水道。如果是含有有毒試劑的廢液,就需要在老師的指導(dǎo)下進行處理,除毒后再倒掉,以免造成環(huán)境污染。通過環(huán)保教育,學(xué)生自身的素質(zhì)也得到提高。
四、教材內(nèi)容要注重“校企”對接
隨著工業(yè)現(xiàn)代化蓬勃發(fā)展,國家有關(guān)部門對企業(yè)防污及排污處理要求也越來越嚴(yán)格,因此,許多企業(yè),尤其是污染較重的工礦企業(yè)對防污、治污愈加重視,不僅采用先進的生產(chǎn)工藝以減少污染,而且在化學(xué)檢驗部門也盡量采用污染相對較小的實驗方法。據(jù)了解,我市韶關(guān)鋼鐵廠化學(xué)檢驗部門廢除了以往被廣泛使用的測定鐵礦石中的鐵含量的方法――重鉻酸鉀法(此實驗方法既要使用有害的重金屬鉻鹽,又要使用重金屬汞鹽),采用了較環(huán)保的“無汞法”測鐵。又如核工業(yè)鈾礦山水冶廠的流程控制分析中,測定樣液中的鈣、鎂離子總量時,原來是使用0.05%氰化鉀溶液隱蔽溶液中的雜質(zhì)離子,因為氰化鉀是劇毒物,對環(huán)境污染極大,故被新的實驗方法取代,即用調(diào)節(jié)溶液的pH值的方法隱蔽溶液中的雜質(zhì)離子,減少了對周圍環(huán)境的污染。類似的實例很多,就不一一列舉。
近幾年來,我校幾屆化學(xué)檢驗工技能鑒定“應(yīng)會”部分考試的實驗課題均是實用型實驗,而實驗方法都是采用“國標(biāo)法”,如:國標(biāo)法測定化肥中氮、氨含量;國標(biāo)法測定洗發(fā)劑定型劑中溴化鈉的含量;國標(biāo)法測定軟錳礦中的二氧化錳,等等。而且隨著企業(yè)化學(xué)實驗室實驗條件的不斷改善,大量精密儀器被使用,這就要求學(xué)生掌握常用的化學(xué)實驗精密儀器的使用,如紫外-可見分光光度計、原子吸收分光光度計、酸度計等,這些儀器的使用也常出現(xiàn)在技能鑒定的考核中??梢?,國家技能鑒定部門非常重視考生對所掌握技能的實際運用能力。據(jù)我校本專業(yè)已就業(yè)學(xué)生反饋,企業(yè)化學(xué)檢驗部門越來越多地采用“國標(biāo)法”實驗。反觀《分析化學(xué)實驗》教材,實驗課題基本都是基礎(chǔ)實驗,實際應(yīng)用型實驗寥寥無幾,且實驗方法采用“國標(biāo)法”的也不多,對要求使用儀器分析的實驗同樣較少。
由此可見,我們必須及時調(diào)整教材內(nèi)容,瞄準(zhǔn)市場需要,明確培養(yǎng)目標(biāo),重視“校企”相接,從而使本專業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。
五、做好已就業(yè)學(xué)生的反饋工作
我們化工班學(xué)生分配到各企業(yè)工作,多數(shù)學(xué)生在化驗室擔(dān)任化驗員或在化工車間從事操作員工作。學(xué)生在新的崗位上,往往會碰到這樣或那樣的問題不能解決,他們常常會主動回?;虼螂娫捲儐枌嵙?xí)指導(dǎo)老師。我們會根據(jù)自己多年實踐經(jīng)驗詳細(xì)地回答他們碰到的難題。有的問題需要商討,老師們找資料,大家討論,最后找出辦法幫助學(xué)生,做到“扶上馬,送一程”。因而很多學(xué)生盡管已畢業(yè)工作多年,但還會與老師保持密切的聯(lián)系,這對老師的教學(xué)也是一個促進,使我們及時了解生產(chǎn)單位的實際需求,對今后的實習(xí)教學(xué),更有針對性,更能提高教學(xué)質(zhì)量。這對學(xué)生的業(yè)務(wù)技術(shù)水平提高也有很大幫助,進而得到用人單位的好評和支持?!皳?jù)了解,2003年以來,全省各類技工學(xué)校畢業(yè)生就業(yè)率連年保持在98%以上,培養(yǎng)技能人才110多萬人”[4]。原因是技校注重技能、注重實操訓(xùn)練、注重校企對接的辦學(xué)模式迎合市場的需要,技校培養(yǎng)出來的學(xué)生很快適應(yīng)生產(chǎn)企業(yè)的需要,因而受到企業(yè)的歡迎??梢姡龊靡丫蜆I(yè)學(xué)生的反饋工作非常重要。
總之,在技工學(xué)校《分析化學(xué)》實習(xí)課教學(xué)中,注重教學(xué)方法;加強對學(xué)生進行職業(yè)道德教育、環(huán)保教育;重視教材內(nèi)容校企對接和已就業(yè)學(xué)生的反饋工作,一定能把化學(xué)分析專業(yè)越辦越好,從而培養(yǎng)出更多深受用人單位歡迎的畢業(yè)生。
參考文獻(xiàn):
[1]姜洪文,陳淑剛.化驗室組織與管理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012-1:4.