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无机化工题的特点及解题策略

2010-07-19杭进华蒋天平

化学教与学 2010年8期
关键词:框图无机化工

杭进华 蒋天平

(1南京师范大学化学与材料科学学院 江苏 南京 210097;2江阴市山观中学 江苏 江阴 214437;3江苏省宜兴中学 江苏 宜兴 214200)

化学与人们的生产、生活以及科技的发展有着密切的联系,对社会发展、科技进步和人类生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。为了让学生充分体验化学的价值,化学教学要“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的与化学相关的社会问题,培养学生的社会责任感、参与意识与决策能力”。为此,追求试题情景的真实性,让学生用已有的知识解决真实情景中的化学问题,也就成了新课程高考的“新宠”。无机化工题就是在新课程高考命题示范下迅速发展起来的。

一、无机化工题的特点

1.情境创设真实

2008年之前江苏高考考查的所谓框图题,是人为编制的元素化合物网络关系的一种方式,不符合化学真实性的基本原则,是一种虚构的、猜测型的谜题,没有实用性。2008年江苏卷的无机框图题以实验为背景,大大降低了推断的难度,实现了新高考的一次重要的转变,为2009年高考命题作了铺垫,因此2009高考没有考查所谓的框图题,而是采用了有工业价值的无机化工题。

附表1 2008-2009年高考化学(江苏卷)无机化工题的题干背景

通过创设真实情境,充分体现了新课程所倡导的 “让学生用已有的知识解决真实情景中的化学问题”的理念;同时,利用工业副产品为原料,体现了绿色化学的理念。与以前的无机框图题相比,无机化工题无疑更加具有化学味,更能体现新课程的要求。

2.框图信息新颖

从反应原料到目标产品用框图和箭头联系在一起,以化工生产为背景,减少了“题海战术”猜题的偶然性,使绝大多数考生站在同一起跑线上,增加了考试的公平性。框图中的物质都是已知的,而且连物质的状态都标明了,使学生少走弯路,很容易进入题目所创设的情境,能够较好地反映出学生所具有的化学科学素养。

3.问题设计广泛

2008年以前的无机框图题的问题设计主要局限于考查学生的推断成果,如书写部分物质的名称、化学式、电子式,物质间转化的离子方程式或化学方程式等,而无机化工题则紧扣工业生产实际,所设计的问题几乎可遍布化学模块的各个领域,主要涉及常见的无机物及其应用、化学基本理论、化学实验、物质结构和流程设计评价等,设问上有选择、填空、简答,极具挑战性和创新性,提升了对学生的能力要求。

二、无机化工题的解题策略

1.粗读试题

题干部分一般会简单介绍工艺生产的原料和生产的目的,以及提供一些学生没有学过但是题目中可能用到的信息,因此,要求学生养成良好的解题习惯,画出流程的设计目的,以便在阅读后面的流程图时随时提醒自己与之联系。

2.看懂流程

流程从反应原料到目标产品用框图和箭头联系在一起,学生首先要熟悉方框和箭头代表的意义。常见流程图的样式如下:

图1箭头表示的是反应物同时加入,图2表示反应物分步加入,图3表示循环反应。

其次,要分清哪些部分读得懂,哪些部分读不懂。对于读得懂的,往往出题者会在这些环节上出一些简单的问题,学生要克服恐惧心理,力争拿下这些题;对于读不懂的,学生可以根据已学知识,根据学过的化学反应原理,联系工业生产实际及题目所给信息等进行整合;有的信息可能是为了使流程更完善,题目中没有涉及,完全可以跳过去。

3.提取表格、图像中有关信息

“表格”是按项目画成格子,分别填写文字或数字的书面材料。

“图像”是分别以横坐标和纵坐标表示一定的物理量,并且能反映出纵坐标随横坐标的变化而变化的图形。

附表2部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH

外观,乳剂需为均一、透明的流动液体;乳液稳定性(5和20倍稀释稳定性),按GB3776.3.83农药乳化剂乳化性能测定方法进行;pH值,按GB/T1600-93农药pH值测定方法进行;高温及低温稳定性,按 GB/T 19137-2003测定方法进行;抗冻性[4],将样品密封后于0~10 ℃冷藏12 h,然后取出,在室温下结块或浑浊现象可渐渐消失,能恢复到均一的透明状态,并且无析水和析油现象发生,反复试验3次,确保重复性好.

物质 开始沉淀 沉淀完全F e(O H)3 2.7 3.7 F e(O H)2 7.6 9.6 M n(O H)2 8.3 9.8 M n(O H)2 9.9 1 1.1

表2提供的信息是部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH,主要目的是通过调节pH达到除去部分金属离子,而保留另一部分金属离子;

图4中,横坐标代表温度,纵坐标代表溶解度,表示随着温度的升高,NaCl、MgCl2的溶解度变化不大,而NaClO3、Mg(ClO3)2溶解度变化较大,且在同一温度下,NaCl的溶解度最小。

4.将设计的问题与已学知识加以联系,学会迁移

2009年江苏卷16题第3问:工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是____。

这一小题貌似无从下手,但若考生能将知识进行迁移,不难想起选修3课本中的实验2-2:向硫酸铜溶液中加氨水至沉淀消失后再加入极性较弱的乙醇溶剂,有蓝色晶体析出。与该实验类似,加入醇类溶剂也是为了降低溶剂的极性从而降低K2SO4的溶解度,有利于K2SO4析出。

5.看清问题,规范作答

最后,作答时要看清问题,用正确的化学用语表达。若涉及到简答题,要找准题目中的关键词,不要答非所问。下面列举一些常见的问题及规范作答要点。

(1)基本操作

①如何洗涤沉淀:沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水至刚好没过沉淀物,待水流完后,重复两到三次;

③冰水洗涤:洗去晶体表面的杂质,减少晶体的溶解;

④如何检验沉淀已经洗净:如含Cl-,取最后一次的滤出液,加入AgNO3溶液,若无沉淀生成,则已经洗净。

(2)条件控制

①控制pH在x-y之间:要答到某种离子沉淀完全,而其他离子不沉淀;

②趁热过滤:防止因温度降低析出晶体,使产率降低;

③加入试剂的量:如加入过量的BaCl2,是使SO42-沉淀完全。

(3)过程分析

①涉及产率的变化:要从平衡移动的角度作答;

②煮沸的目的:若结合题给信息,与水解有关,则应答:促进水解。

三、无机化工题的教学建议

无机化工题是近几年高考出现的新题型,教师在复习教学中可从以下几个方面去应对。

1.树立学生信心

无机化工题经常出现一些专业术语和陌生的情景,学生往往比较害怕,但是图中一般不会出现超纲知识,问题中也不会涉及。教师可以告诉学生,陌生的情景仅仅是为了使工艺流程更加完善而已,而且所设计的问题之间,往往也没有太多的联系,前一个问题做不出来,不会影响后面的题目,遇到一下子做不出的问题,要及时放弃,以免影响其他题的作答。所以,只要冷静应对,就会让无机化工题成为“纸老虎”。

2.拓展知识层面

解决好无机化工题需要积累一些化工生产的有关知识,而自学《化学与技术》模块是拓展知识层面的最佳选择。通过学习,可以了解到氨的合成、氯碱工业、硫酸工业、水处理技术、药物化学等的工艺流程,从而建立相应的“化工模型”,为学生解决实际问题打下坚实的基础。

3.强化专题训练

教师可以收集近几年上海、广东高考题中的无机化工题进行专题训练,启迪学生思维,总结解题方法。如重视物质的检验、分离和提纯方法;重视物质制备过程中条件的控制;重视应用氧化还原反应原理书写不熟悉的化学方程式、离子方程式、电极反应式;重视应用绿色化学原理和从经济视角来解决生产实际中的各种问题等。通过训练,可以提高学生熟练运用化学平衡原理、水解原理、电化学原理、晶体结构与性质、实验化学原理等解决实际问题的能力。

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