趙銘

摘要：工業(yè)流程題主要涉及無機物制備較多，因而也被稱作“無機工業(yè)流程題”?；瘜W工業(yè)流程試題在1996年首次出現(xiàn)在上海高考化學卷中，是關(guān)于“AgNO3的工業(yè)制備”。20多年來上海、江蘇高考題中工業(yè)流程題被絕大多數(shù)命題專家所肯定，其表現(xiàn)出特有的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、立意和解題等特點。反思此類試題存在的價值，未來的命題應立足于教材情境、經(jīng)典工業(yè)制備、中學生基本化學能力的基礎之上。

關(guān)鍵詞：無機工業(yè)流程題；特點；價值

文章編號：1005–6629（2017）6–0082–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

有專家將化學工業(yè)流程題表述為：根據(jù)化學課程與教學評價的要求，將化學工業(yè)實際流程、方法、技術(shù)和設備等要素，根據(jù)所要評價的學生的知識儲備及其認識發(fā)展階段水平進行簡化處理，形成簡潔明確且符合學生閱讀理解基本能力的流程圖，并根據(jù)該化學工業(yè)流程中所涉及的基本原理，設計出與化學課程及其評價目標相關(guān)的化學問題進行設問[1]。其實，化學工業(yè)流程題就是模擬、簡化真實工業(yè)流程形成簡潔的流程圖形式，根據(jù)化學課程標準和考試說明要求，設計出符合學生認知的系列化學問題的一類試題。筆者對這類試題進行考察研究與思考，形成了以下基本認識。

1 化學工業(yè)流程題的溯源

工業(yè)流程題主要涉及無機物制備較多，因而也被稱作“無機工業(yè)流程題”。現(xiàn)在的工業(yè)流程題是在無機框圖推斷題的基礎上發(fā)展而來。1995年以前的高考，無機框圖推斷題作為必考試題，它著重考查學生元素化合物相互轉(zhuǎn)化和性質(zhì)，在一定程度上說，這種試題對提升學生的分析、推理、知識建構(gòu)等有一定作用。但是由于這類試題“人為編造”痕跡較重，出現(xiàn)了一些不符合真實生產(chǎn)原理的轉(zhuǎn)化，一度為大家所詬病。

尋根溯源，化學工業(yè)流程試題在1996年首次出現(xiàn)在上海高考化學卷中，是關(guān)于“AgNO3的工業(yè)制備”。從2007年開始，工業(yè)流程題出現(xiàn)在廣東卷和山東卷中；到2010年，全國有9套高考卷中使用工業(yè)流程題：京、粵、魯、閩、皖、川、滬、蘇、瓊等；到2016年，理綜高考或者單科高考卷中幾乎都使用了這種題型。

筆者以兩個單科卷地區(qū)：上海和江蘇為例（如表1、表2），分析這兩個地區(qū)使用工業(yè)流程題的情況。

20多年來，上海高考中工業(yè)流程題得到了絕大多數(shù)命題專家的肯定，從表1中顯示僅有3年沒有出現(xiàn)工業(yè)流程題，其呈現(xiàn)出以下幾個基本特點：一是以無機物合成制備、提純等為載體的情境占據(jù)90.5%（18次考試的21個試題中，無機情境占19題）；二是經(jīng)典工業(yè)制備占據(jù)主要地位，甚至重復出現(xiàn)，如純堿制備、膽礬制備、合成氨原料氣制備等；三是與人們生產(chǎn)生活相關(guān)的重要生產(chǎn)資料成為主要情境載體，如凈水劑、鉀肥、自來水生產(chǎn)等。當然，可能由于命題組成員的變化，2003年、2012年和2015年工業(yè)流程題被其他相關(guān)題型取代。

表2顯示了近11年江蘇高考共考查20題，其表現(xiàn)出如下特點：一是每年工業(yè)流程題的題量較穩(wěn)定，一般在1～3題左右，以2題為主，沒有明顯規(guī)律；二是從2006年開始涉及工業(yè)流程題，還是有機背景，2008年開始明確成為必考題型，作為過渡年份，還是保留了1條框圖題，直到2012年不再出現(xiàn)框圖這種形式；三是流程形式有所創(chuàng)新，2014年開始將流程表達成“環(huán)形圖”形式；四是工業(yè)“三廢”處理成為考查的重要載體，廢氣——硝酸工業(yè)尾氣、廢液——含碘廢液、廢渣——鋇泥池和粉煤灰等，體現(xiàn)了綠色化學的思想；五是與元素化合物的核心知識聯(lián)系緊密，重要金屬——鐵、銅、鎂、鋁等均有涉及，重要非金屬——氯、硫、氮等均有考查。由表中也不難看出，閱讀容量、情境來源、呈現(xiàn)形式也制約著命題的進一步創(chuàng)新。

2 工業(yè)流程題的特點

2.1 工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)特點

工業(yè)流程題一般由三個部分構(gòu)成：題頭、流程、問題。題頭部分由兩個部分組成：原料背景和流程目標。在原料背景部分常常隱含原料的組成介紹，可利用物質(zhì)、待分離或者除去的雜質(zhì)等，流程目標中主要介紹所制備的目標產(chǎn)物的組成等。流程部分一般由三個部分構(gòu)成（如圖1）：原料的預處理、通過核心反應進行產(chǎn)物制備、物質(zhì)的分離及提純獲得目標產(chǎn)物。在預處理環(huán)節(jié)中一般涉及基本預處理反應（酸浸、鹽溶液浸取等）、初步分離（去除濾渣等）；在核心反應制備環(huán)節(jié)一般涉及核心轉(zhuǎn)化反應、二次去除濾渣等；在物質(zhì)分離及提純環(huán)節(jié)一般涉及具體操作等。問題部分一般按照流程的邏輯順序進行設問，設問內(nèi)容主要是信息反應方程式書寫、反應原理分析、提純及分離的操作選擇等。

2.2 工業(yè)流程題的命題內(nèi)容與立意特點

從知識點涉及的內(nèi)容來看，主要有8個方面內(nèi)容的運用：（1）化學反應速率與平衡理論的運用。涉及反應速率、原料的利用率、物質(zhì)的穩(wěn)定性等。（2）化學反應原理運用。氧化還原反應的判斷、化學方程式或離子方程式的書寫、復雜的復分解反應書寫等。（3）實驗條件控制的運用。如利用控制pH進行分離除雜，涉及溶度積常數(shù)的數(shù)據(jù)應用等。（4）化學反應中能量變化的運用。如反應中的熱效應、化學能與電能相互轉(zhuǎn)化等。（5）實驗基本操作的運用。如除雜、分離、檢驗，蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶，過濾、洗滌、干燥等實驗手段的選擇。（6）物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)的運用。如資源的回收和利用、循環(huán)物質(zhì)的確定等。（7）環(huán)境保護與綠色化學評價。如濾渣的處理等。（8）部分定量問題。如結(jié)合給定數(shù)據(jù)或圖像，進行簡單計算或判斷，如反應物或生成物物質(zhì)的量之間的關(guān)系等。

從試題整體立意看，主要有4個方面：（1）真情境。命題者以真實的化學工業(yè)生產(chǎn)為背景，通過對該工業(yè)流程背景的簡化，再進行簡約表述，編制成適合學生閱讀的化學問題。充分體現(xiàn)了化學知識的應用性，讓學生體會學有所用，充分認識“化學與人類的生產(chǎn)和生活密切相關(guān)，化學也正以其特有的價值影響或改變著人類的生產(chǎn)、生活和生存環(huán)境”。（2）新信息。為體現(xiàn)化學工業(yè)流程題的應用性，題干中一般介紹該工業(yè)產(chǎn)品在生活生產(chǎn)中的實際用途，或者最新的生產(chǎn)工藝，或者是新老工藝的優(yōu)缺點比較等。在流程中，會經(jīng)常出現(xiàn)一些化工術(shù)語，例如煅燒、粉碎、酸浸等。有時還會根據(jù)學生理解該工業(yè)流程或者答題需要，給出部分理化數(shù)據(jù)，例如相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)，金屬陽離子沉淀的pH范圍，不同溫度或酸堿性下的物質(zhì)性質(zhì)表現(xiàn)等。（3）大融合。流程題就像是一個“大拼盤”，將高中化學主干知識有機融合，內(nèi)容遍布高中化學教材的各模塊，尤其突出的優(yōu)點是能夠考查學生“對某一個化學背景或流程進行多角度認識的能力”，能有效考查考生對物質(zhì)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)化原理及應用四要素之間的有機關(guān)聯(lián)（如圖2），問題設計有效融合了化學基本概念與理論、元素及其化合物、化學實驗、化學計算等內(nèi)容。（4）高效度。試題中涉及的化學工業(yè)情境部分來自于教材的加工，或者是最新工業(yè)合成或制備工藝，對任何考生均有陌生感，它比傳統(tǒng)的無機推斷題閱讀量更大，對考生在短時間內(nèi)綜合運用四種能力解決問題的考查，有很高的效度。這四種能力是：閱讀理解信息能力，篩選有價值信息能力，迅速進行知識關(guān)聯(lián)能力，運用化學語言解答設問的能力。這種題型對指導一線教學，提升學生更高的化學素養(yǎng)有很強的導向性。

2.3 工業(yè)流程題的解題特點

研究題型解題策略者從解題流程角度提出了“泛讀、精讀、標注、解答”的四流程法（如圖3）。也有學者采用“物質(zhì)線-實驗線-生產(chǎn)線”的解題思路[2]。

在泛讀試題時，題頭部分介紹該生產(chǎn)線的原料以及生產(chǎn)目的，設問中常常隱含一些有價值的解題信息。因此，在解答題目前，要明確生產(chǎn)目的，要圈點有用信息（如原料的成分、雜質(zhì)的組成、某些物質(zhì)的特殊性質(zhì)等），要整體瀏覽工業(yè)流程，要在重要環(huán)節(jié)進行適當轉(zhuǎn)化和標注。

在精讀流程時，要逐問解決，一般不要跳躍解題，因為試題設問有內(nèi)在的邏輯順序。

一是精讀原料的預處理環(huán)節(jié)。題中所涉及的原料，主要是礦石、工業(yè)“三廢”等。常見的預處理的方法有兩種，方法一是高溫煅燒、灼燒、焙燒，即在一定的溫度下，在空氣或者惰性氣氛中，對樣品進行熱處理。其作用主要有：物質(zhì)分解或被氧氣氧化，原料物之間發(fā)生高溫下的反應等。方法二是將原料中的某些組分轉(zhuǎn)化成溶液中的離子。常設計的工藝有：水浸-讓可溶物溶解，酸浸-讓可溶于酸的物質(zhì)溶解，堿浸-除去原料表面的油污，或者讓可溶于堿的物質(zhì)溶解，某些鹽浸，如使用FeCl3溶液提供強氧化性的離子等。

二是精讀核心化學反應以及產(chǎn)物的制備環(huán)節(jié)。認真解讀主化學反應所涉及的反應物及生成物，由于所考查的化學方程式陌生度很高，但又在考綱規(guī)定和學生能力的范圍內(nèi)，考生根據(jù)所學的元素化合物知識，利用化學反應中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的基本原理（氧化還原反應原理、復分解反應原理、基本酸堿理論等），由反應物推導出生成物，并結(jié)合電子守恒、電荷守恒和元素守恒規(guī)則，運用基本的配平原則與技巧，在正確表達化學式的前提下，即可正確寫出陌生的化學方程式。陌生情境的化學方程式書寫的一般步驟為（如圖4）：物質(zhì)分類聯(lián)想→確認反應類型→依據(jù)規(guī)律判斷生成物→依據(jù)守恒進行配平→補充完整相關(guān)介質(zhì)→寫清反應條件和添加必要符號→依據(jù)原理檢查合理性。

五是綠色化學問題?；どa(chǎn)需要考慮的實際問題很多，如原料的選取便捷性、設備的腐蝕和損耗、成本的核算等。從經(jīng)濟的角度考慮，如原料來源的廣泛性、可再生性、生產(chǎn)條件對設備的要求等；從生產(chǎn)過程中副產(chǎn)物的產(chǎn)生考慮，包括廢棄物的排放處理，通常涉及到“綠色化學”的思想，如副產(chǎn)物的循環(huán)利用、有毒物質(zhì)的處理與排放等。

3 工業(yè)流程題的價值思考

工業(yè)流程題有很好的價值導向，真實性化學工藝流程試題能將化學知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三維目標有效整合，使選拔考試滲透人文教育，在發(fā)現(xiàn)問題和問題解決中感受愉悅，感悟真實化學問題及其解決之美，使解題的過程價值得以提升[3]，在今后一段時間內(nèi)還將繼續(xù)存在。但是，有3個問題必須關(guān)注：一是流程簡約處理中的科學合理性問題；二是與中學既有知識與能力的匹配問題；三是流程題的表現(xiàn)形式問題。

因此，作為一種有存在價值的試題，除了要解決好上述三個問題外，也應反思此類試題的消極因素，如增加了考生的閱讀負擔（減少了化學思維的空間和時間），增加了教師平時訓練中的試題命制負擔（教師也模仿命題者的思路進行原創(chuàng)），增加了課外隨意拓展的風險（有些教師引導更多學生進行文獻閱讀），增加了命題者遴選有效情境的難度等?；诖耍P者以為，立足教材情境，立足經(jīng)典工業(yè)制備，立足中學生基本化學能力是未來此類試題必須堅持的命題方向。

參考文獻：

[1]李劍淳.高中生解答化學工業(yè)流程題的錯因分析及教學策略研究[D].武漢：華中師范大學碩士學位論文，2012：14～15.

[2]楊雪梅.“工業(yè)流程題解題方法”教學設計[J].化學教學，2011，（2）：36.

[3]周改英.對一道制備工藝流程高考題的商榷與思考[J].化學教學，2010，（7）：77.