熊建飞 吴利敏

河南

系统思维是把认识对象作为系统，从各要素的性质以及系统和要素、要素和要素、系统和环境之间的相互作用、相互影响中综合地考查认识对象的一种思维方式。系统思维重视整体思考，同时注意在整体的前提下具体研究解决局部问题。在分析和处理问题的过程中，始终从整体来考虑，在整体观的指导下，使局部问题得到解决。在进行系统思维时，注意系统内部的结构性，各部分既相对独立，又相互联系，从结构方面入手，使思维更清晰。在具体解决局部问题时，抓住关键要素，使目标更明确。把所要研究的对象看作一个系统，然后深入系统内部细致分析问题，再跳出系统看系统。

一、从系统思维的角度分析教材

化工流程这类试题“起点高，落点低”，考查的知识点比较分散，都是初、高中教材中出现的比较基础的知识，其特点比较零散、不系统。针对所考查的知识点，对人教版初高中教材进行系统分析，结果如下表1所示：

表1 从系统思维的角度分析教材

续表

由表1可以看出，化工流程题所涉及的知识点包括九年级(上、下)册部分内容,《必修1》全册,《必修2》第四章,《选修4》第二章、第三章、第四章,《选修5》第一章。

二、从系统思维的角度分析化工流程

化工流程的目的是通过一系列的除杂过程获得最终的产品，我们就可以将整个流程看作是一个系统，而其中的每个步骤即是系统中的部分，核心化学反应和基本实验操作则可看作是各部分的要素。因此，用系统思维分析化工流程试题具有可行性。

例12015新课标Ⅰ第27题：

硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式__________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_________(写出两条)。

(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是________(化学式)。

(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是________。

(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。

(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。

(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程:__________。

1.从总体上认识和把握

把整个流程看作一个系统，此题的目的是以铁硼矿为原料来制备硼酸，从题所给的信息来看，原料中含有较多的杂质，而这些杂质都是要在中间过程中被除去。在除杂的时候要用到多个核心化学反应和分离提纯操作，在具体分析每一个步骤时，要始终明确一点：保留目标物质，杂质分步除去，这是所要解决的关键问题。

2.深入系统内部细致分析问题

在分析的时候，不能就题论题，要“既看到树木，又看到森林”。整个流程可以看作一个大系统，而每个步骤可以看作一个小系统，每个小系统既是相对独立的，又是彼此关联的。在分析某一个小系统时，既要向前看到上一个小系统含有的杂质，又要向后看到下一个小系统所含的杂质，对比前后减少的杂质即是被此步操作除去的。明确了此步操作的目的后，即可根据已有知识或题中信息作出解答。

将本题分成三个小系统：

系统1. 硫酸浸出和过滤

本系统所涉及的问题为(1)和(2)。

系统2. 净化除杂和过滤

本系统所涉及的问题为第(3)小问：“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是__________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是__________。

系统3. 蒸发浓缩、冷却结晶和过滤

本系统所涉及的问题为第(4)小问：“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。

3.跳出系统看系统

化工流程的目的是要得到人们所需要的产品，而所得的产品肯定有它的用途和价值，在用途和价值方面，可以设置一些问题，起到了与其他知识相衔接的作用，如原料利用率的计算、产品纯度计算等。在情感态度与价值观方面，培养学生对化学的正确认识，化学是一把双刃剑，在给人们提供便利的同时，也带来了环境问题。如第(5)、(6)小问从硼酸用途的角度来设置问题。

例22018新课标Ⅰ第27题：

焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：

(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液结晶脱水制得。写出该过程发生的化学反应方程式：_________________。

(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为

①pH=4.1时，Ⅰ中为___________ 溶液。

②工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是____________________。

(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3，阳极的电极反应式为____________________。电解后， 室的NaHSO3浓度增加，将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂，在测定某葡萄酒中Na2S2O5的残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用 0.010 00 mol·L-1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL，滴定反应的离子方程式为_________________________，该样品中Na2S2O5的残留量为___________g·L-1(以SO2计)。

表2 从系统思维的角度分析2018新课标Ⅰ第27题

续表

三、系统思维的可行性