王麗平

一、思維模型建立的背景

化工流程題現(xiàn)在是高考試題中的必考題型，它往往以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際或科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的真實(shí)情境為基礎(chǔ)，與化工生產(chǎn)成本、除雜凈化、分離提純、產(chǎn)品產(chǎn)率以及環(huán)境保護(hù)等知識(shí)相融合，考查物質(zhì)的溶解、檢驗(yàn)、分離、提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。該題型注重考察學(xué)生獲取信息的能力、分析問題的能力以及靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)化知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的要求較高，分值也很大。而我們的學(xué)生失分原因也很多，通過分析學(xué)生失分的原因，我覺得用建立思維模型的方法指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行解題，比較行之有效。

二、思維模型建立的意義

思維模型的建構(gòu)是指通過抽象、概括和一般化，把特定的研究對(duì)象或問題轉(zhuǎn)化為普通的本質(zhì)規(guī)律，從而用以解決實(shí)際問題的思維方法。而用在我們化學(xué)問題上就是建立一種合理的、科學(xué)的、優(yōu)化的思維程序，它能幫助學(xué)生有序地去分析、解決化學(xué)問題，并對(duì)“繁雜”的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析、整理、歸納，避免盲目地、純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)分析和解決問題，使得思維更有條理。

三、思維模型建立和應(yīng)用

我做了近兩年全國(guó)卷和2020年山東等級(jí)模擬題中化工實(shí)驗(yàn)流程題，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)化工流程題均以物質(zhì)制備或物質(zhì)分離提純?yōu)橹黧w，以實(shí)驗(yàn)操作原理、化學(xué)反應(yīng)原理、氧化還原反應(yīng)以及元素及其化合物的知識(shí)為背景，通過流程圖、裝置圖等方式進(jìn)行呈現(xiàn)，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)反應(yīng)條件控制、儀器識(shí)別、物質(zhì)的分離與提純以及陌生化學(xué)方程式的書寫等知識(shí)點(diǎn)。盡管每年試題情境不同，但從試題呈現(xiàn)方式和考查內(nèi)容來(lái)看，存在許多相似的地方，這也為解決這類題型找到了突破口。

（1）從框圖解讀上進(jìn)行突破。首先要會(huì)讀流程圖，箭頭進(jìn)入的是投料（反應(yīng)物）、出去的是主產(chǎn)物或副產(chǎn)物（生成物）;線和進(jìn)線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。

其次要了解原料和產(chǎn)品，明確中心元素（就是留下哪種元素），其次抓住中心元素的變化方向，依據(jù)流程圖搞清流程中每一步發(fā)生了什么，最后根據(jù)反應(yīng)或?qū)嶒?yàn)原理，緊扣信息，大致弄清有關(guān)反應(yīng)和實(shí)驗(yàn)的目的。

我以2018年（全國(guó)卷Ⅱ）26題為例，運(yùn)用思維模型解題，幫助學(xué)生從混亂思維中快速理清條理。題中提供的原料是一種閃鋅礦，主要成分為ZnS，含有二氧化硅和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì)），最后得到產(chǎn)品金屬鋅。通過框頭、框尾的比較，確定框身中主要成分的中心元素為鋅，最后在產(chǎn)品中出現(xiàn)，因此在制備過程中要盡量減少損失，而中間過程的主要目的是采取一定的措施和方法除去鐵、鉛、鎘等元素。以上推理過程可概括為三個(gè)步驟，即“一看頭，知原料;二看尾，明產(chǎn)品;三看中間，辯目的”，由于目的分析相對(duì)復(fù)雜，牽涉到內(nèi)容也比較多，要弄清楚原理還需要借助實(shí)驗(yàn)操作目的和化學(xué)核心知識(shí)的運(yùn)用加以解決。

（2）從實(shí)驗(yàn)操作上進(jìn)行突破。實(shí)驗(yàn)操作是工藝流程題中必不可少的部分，溶解、除雜、過濾、洗滌和干燥幾乎每年都涉及，如果學(xué)生平時(shí)注重整理，總結(jié)歸納這些操作的使用目的，再將這些知識(shí)應(yīng)用到解題作答上，就會(huì)大大提高解題效率。

高考題中先是將含雜質(zhì)的閃鋅礦物燃燒，轉(zhuǎn)化為易溶于酸的ZnO（PbO、FeO、Fe2O3），然后加硫酸溶解，過濾得到不溶于水的SiO2和PbSO4。再通氧氣將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，加入ZnO調(diào)節(jié)PH，目的是除去Fe3+。接下來(lái)加鋅粉還原除雜，除去Cd2+，通過置換反應(yīng)將其變成金屬單質(zhì)過濾出去，最后通過電解的原理制取Zn。

（3）從知識(shí)運(yùn)用上進(jìn)行突破?；瘜W(xué)核心知識(shí)是解決實(shí)際問題、完成測(cè)試任務(wù)不可或缺的工具，在高考試題中，對(duì)學(xué)科核心知識(shí)的考查，一直是命題的宗旨和目標(biāo)。近三年，全國(guó)高考化學(xué)工藝流程題涉及到的核心知識(shí)主要有元素及其化合物、氧化還原反應(yīng)、鹽類水解和電解原理等。對(duì)于這些核心素養(yǎng)的考查，學(xué)生要有相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備和應(yīng)對(duì)策略。例如，針對(duì)元素化合物的知識(shí)，學(xué)生能從物質(zhì)類別的視角，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)說(shuō)明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑;對(duì)于氧化還原反應(yīng)，能從元素價(jià)態(tài)的角度認(rèn)識(shí)元素在物質(zhì)中可以具有不同價(jià)態(tài)，含有不同價(jià)態(tài)同種元素的物質(zhì)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化;對(duì)于鹽類水解，常?？紤]防止水解、促進(jìn)生成沉淀或除去雜質(zhì)等目的;而電解原理要在氧化還原反應(yīng)的基礎(chǔ)上，充分認(rèn)識(shí)陰、陽(yáng)極的放電原理，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化。

上述高考題中涉及到的知識(shí)原理比較簡(jiǎn)單，元素化合物的知識(shí)主要是Zn、Pb、Fe的氧化物與酸的反應(yīng)，二氧化硅和硫酸鉛都是難溶于硫酸的沉淀。氧化還原反應(yīng)具體體現(xiàn)在亞鐵離子被雙氧水氧化成鐵離子的過程。真正有難度的在問題（2），對(duì)學(xué)生加試劑進(jìn)行沉淀的能力要求較高，需要學(xué)生根據(jù)亞鐵離子、鐵離子、鋅離子、鉻離子沉淀時(shí)的PH進(jìn)行分析，得出出去鐵元素必須先通氧氣，目的就是將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子然后加氧化鋅調(diào)PH，否則除去亞鐵離子也會(huì)將鋅離子除去了。以上分析過程需要學(xué)生在掌握元素化合物知識(shí)的基礎(chǔ)上善于挖掘信息、抓住關(guān)鍵、準(zhǔn)確答題。

（4）有效思維模型的建立。一道完整的工藝流程題，其設(shè)計(jì)步驟一般為：原料分析→對(duì)原料的預(yù)處理→核心化學(xué)反應(yīng)→產(chǎn)品的提純、分離→目標(biāo)產(chǎn)物。學(xué)生在解答試題時(shí)，要學(xué)會(huì)建立有序思維的一般模型。首先找出要得到的主要物質(zhì)是什么，混有哪些雜質(zhì);然后，認(rèn)真分析當(dāng)加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成了什么產(chǎn)物或思考要用什么樣的方法才能將雜質(zhì)除去。抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)，最后看清題目所問的問題。解答時(shí)，不需要將流程圖完全讀懂，有不明確的地方可以直接跳過去，先解答后面的問題。在做題時(shí)要注意文字?jǐn)⑹龅囊?guī)范性，化學(xué)式、化學(xué)方程式等書寫的準(zhǔn)確性。

思維模型可使化學(xué)知識(shí)存儲(chǔ)有序化，又可以用于解決化學(xué)問題。而同學(xué)們做流程題思維混亂，很大程度上歸結(jié)于學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中未能深刻領(lǐng)悟化學(xué)學(xué)科思想，如分類思想、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的思想、以及事物變化順序的思想等，更不能將這種思想與學(xué)科核心知識(shí)進(jìn)行融合，應(yīng)用到化學(xué)試題的分析與解答上。所以我認(rèn)為在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)有意識(shí)的引領(lǐng)學(xué)生搭建條件和目標(biāo)之間的橋梁，培養(yǎng)建立思維模型的意識(shí)，讓同學(xué)們?cè)倜鎸?duì)流程題時(shí)不再是“無(wú)路可走”而是“有據(jù)可依”。