化学教学中“化工流程专题”的突破策略
2016-01-27郭腾飞
郭 腾 飞
(阜阳市临泉县第二中学,安徽 阜阳236400)
化学教学中“化工流程专题”的突破策略
郭 腾 飞
(阜阳市临泉县第二中学,安徽 阜阳236400)
摘要:对近几年安徽省高考化学工业流程题考查的内容及相关知识点进行分析,总结了工业流程题的特点,从总体把握和常考知识点找到解决问题的突破口。
关键词:背景分析;结构特点;问题类型归纳;分析思路
近年来高考命题的热点和难点越来越多的关注到化学知识在工业生产和生活实际中的应用,这充分体现化学学科知识的实用性。此类试题通常以流程图的形式出现,以真实的工业生产过程为背景,紧扣体现能力的命题指导思想,综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。它要求学生既要熟知工业生产的基本原理,又要对流程图中所给出的信息进行提取、筛选、整合,对学生的学科能力要求较高。接下来我们就该类题型进行研究。
1相关背景分析及题型结构特点
化工流程题是以化工生产实际和科学研究为背景,以生产流程为载体,形成与化工生产紧密联系的试题,通过所给出工业流程及信息来考查学生的分析归纳能力以及应用所学知识解决实际生产问题的能力,体现了化学的真实性。其常见结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是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);题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置成系列问题,构成一道完整的化学试题。
其特点与作用有三:一是试题源于生产实际,以解决化学实际问题作思路进行设问,使问题情境真实,能培养学生理论联系实际,学以致用的学习观;二是试题内容丰富,涉及的化学基础知识方方面面,能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力;三是试题新颖,一般较长,阅读量大,能考查学生的阅读能力和资料的收集处理能力。
2常见问题类型归纳
化工流程题考查的知识点比较分散,范围广、难度要求高,基本以无机物性质为主,但所考问题类型基本固定,如元素及其化合物的转化关系、氧化还原反应(离子方程式)书写、化学基础理论(速率与平衡转化率)、实验操作技能和计算等。至于题目所涉及的问题,我们可以从最近几年的安徽高考题中归类总结如表1所示。
3突破策略
3.1 大致浏览、整体把握
化工流程题是以化工生产实际和科学研究为背景,以生产流程为载体,通过所给出工业流程及信息来考查学生的分析归纳能力以及应用所学知识解决实际生产问题的能力。当我们遇到该类题时,不妨从以下几个方面分析:
表1 近几年安徽省高考化工流程题总结
①明确最终产品及所需原料。
②分析原料与最终产品的关系:如化合价如何变化、杂质是要弃除还是要转化回收。
③大致浏览工艺流程:a.主线主产品;b.分支副产品; c.回头为循环。
④所加物质的作用: a.改变中心元素化合价; b.分离除杂; c.促使产物更好、更纯的析出。
总之一个关键点:一切反应或操作都是为了获得更纯净的产品。
⑤浏览所考问题:有时候某些信息是在所考问题中给出的,流程中某步骤看不懂时,不防大致浏览下题目,或许会有提示。从所考问题中获取信息,帮助解题。
例1(2011年安徽理综)MnO2是一种重要的无机功能材料,粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验,其流程如图1所示。
分析①明确原料与最终产品的关系:原料中粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2,得知该题要除杂提纯。那么杂质(MnO和MnCO3)是要弃除,还是要转化回收呢?
②大致浏览工艺流程得知杂质最终转化为了MnO2,即+2价Mn最终转化为MnO2并回收。那么流程中所加物质NaClO3的作用就起到升高Mn元素化合价提供氧化剂的作用。
3.2 常考问题突破
3.2.1氧化还原方程式突破(缺项配平)
例2以草酸钾和酸性高锰酸钾反应为例:
①找准氧化剂、还原剂及对应产物:
②得失电子守恒配平:
观察左、右两边总电荷分别为-12和+4,结合反应所处(酸性)环境,确定在左边补充H+,而右边补充H2O ,再根据电荷守恒得知:
注酸性环境不能生成OH-,碱性环境不能生成H+。
3.2.2基本实验及操作突破
1)常见实验及所需仪器
① 固体灼烧实验:
酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、搅拌棒、干燥器等。
②萃取分液:分液漏斗、烧杯等。
③一定浓度溶液的配制:天平(量筒)、烧杯、玻璃棒、容量瓶(注明规格)、胶头滴管等(容量瓶的检漏基本操作)。
④中和滴定:滴定管、锥形瓶等(滴定管的检漏、润洗、排气泡等基本操作)。
⑤蒸馏:蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计(水银球所在位置)等。
⑥过滤:漏斗、烧杯、玻璃杯(如何洗涤沉淀、如何判断沉淀洗涤干净)。
2)其它考点及操作
①混合物的除杂(酸化、沉淀、氧化等);
③溶液中获得晶体:蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥 ;
④溶液pH的调节(pH测定);
⑤物料循环(绿色化学);
注结晶,当溶液是单一溶质时,①所得晶体不带结晶水(如NaCl,KNO3): 蒸发、结晶;②所得晶体带结晶水(如CuSO4·5H2O): 蒸发浓缩,冷却结晶,过滤。当溶液中有两种或以上溶质时,①要得到溶解度受温度影响大的: 蒸发浓缩,冷却结晶,过滤。②要得到溶解度受温度影响小的溶质:浓缩(结晶),趁热过滤 。
3.2.3对控制反应条件的突破
为何选择控制某个反应条件可从以下几个方面着手:对反应速率、平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如原料成本是否廉价,来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备的要求,环境保护等方面考虑)。
3.2.4计算题的突破
4结束语
总之,化学科试题旨在测试学生对化学基础知识、基本技能的掌握情况和所应具有的观察能力、实验能力、思维能力和自学能力,并能初步运用所学化学知识观察、分析生活、生产和社会的各类有关化学问题的能力。以工业流程为载体对化学知识的考查满足了这个要求,它注重了源于教材而高于教材,充分体现了对学科主干知识及学科内综合能力的考查。掌握了这一题型的一般特点和解题策略,在高考中即使遇到情境陌生的流程图题,也能够驾驭自如,迎刃而解。
参考文献:
[1] 魏军超.2012年全国高考化学工艺流程题的特点与解题策略[J].广州化工,2013(08):11-12.
[2] 郑银泽,姚锦 .浅析化工流程图题的解题策略[J].新课程(中旬),2012(12): 20-21.
[3]文正祥.浅谈高考化学工艺流程题解题技巧[J].新疆教育,2013(12):28-29.
中图分类号:G633
文献标识码:A
文章编号:1007-4260(2015)01-0140-04
DOI:10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2015.01.040
作者简介:郭腾飞,男,安徽阜阳人,安徽省阜阳市临泉县第二中学一级教师,主要从事中学化学教学与研究。
收稿日期:2014-03-28