基于核心素养下的化工流程题分析和教学启示以2023年全国理综甲卷为例

基于核心素养下的化工流程题分析和教学启示以2023年全国理综甲卷为例

杨涛

桐梓县蟠龙高级中学化学组 贵州 桐梓563200

摘要：文章以2023年全国理综甲卷26化工流程题为例，从核心素养、命题意图、关键能力、解题阻碍角度具体分析，探索素养导向的教学启示。

关键词：核心素养；命题意图；关键能力；解题阻碍；教学启示

学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格、关键能力〔1〕。高考评价体系倡导“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的高考命题理念。查阅文献，工艺流程题一直是高考中全国卷或地方卷中的主流题型。基于学科核心素养以2023年全国理综甲卷26化工流程题为例，从素养类型、素养水平、命题意图具体分析，探索素养导向的教学启示。

化工流程题就是以“框图”形式，以化工生产中有关的化学知识为载体，根据生产过程中涉及的必备知识进行设问的一类综合性主观题，充分体现了对核心素养的考查。以2023年全国理综甲卷中的化工流程题具体分析为例。

〔2023年全国甲卷26〕BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。

回答下列问题：

（1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_______。

（2）“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为_______。

（3）“酸化”步骤应选用的酸是_______(填标号)。

a．稀硫酸    b．浓硫酸    c．盐酸    d．磷酸

（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？_______，其原因是_______。

（5）“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为_______。

（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的nCO2:nCO_______。

核心素养：题目选取压电材料BaTiO3粉末为素材，以制备压电材料BaTiO3粉末为载体，具体考查了化工流程中试剂的作用分析、离子方程式的书写、实验操作的可行性判断、陌生化学方程式的书写、化学计算等，素养类型及素养水平详见表1。

表1〔2023年全国甲卷26〕工艺流程题中核心素养及素养水平

（1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用分析。结合题（2）中“焙烧”后产物有BaCl2、BaS、CaS可知，SO42-被还原成了S2-，流程图中碳粉经“焙烧”氧化成了CO，过可知碳粉的作用是做还原剂。

（2）（2）“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为 Ca2+ + S2-= CaS↓。加水“浸取”“焙烧”后的物质产生了滤渣，根据题干信息““焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。”知滤渣成分一定不是BaCl2和BaS。而加水“浸取”提供了水环境，过量的氯化钙提供了大量的Ca2+,易溶于水的BaS提供了S2-，而Ca2+与S2-不能共存而发生离子反应Ca2+ + S2-= CaS↓。

（3）“酸化”步骤应选用盐酸。加酸“酸化”的是含Ba2+的化合物，且下一步操作采用“浓缩结晶”的方法进行物质的分离提纯。选项中的硫酸和磷酸都会使Ba2+，而无法在“溶解”操作中溶解，故选盐酸溶解。

（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？其原因是什么？若直接用酸浸取，“焙烧”后的产物BaS和CaS与酸反应产生H2S污染环境，同时产品中会混有

Ca2+而不纯。故焙烧后的产物不可以直接用酸浸取

（5）“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式书写。水溶解液中加入TiCl4和(NH4)2C2O4经“沉淀”形成BaTiO(C2O4)2的陌生化学方程式的书写，根据元素守恒分析写出BaCl2 + TiCl4 + 2(NH4)2C2O4 = BaTiO(C2O4)2↓ + 2HCl + 4NH4Cl的化学方程式。

（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的nCO2:nCO=1:1。热分解BaTiO(C2O4)2生成BaTiO3粉产生的nCO2:nCO计算，从题干信息来看，这是一个陌生氧化还原反应，某些产物计量数比值的计算，属于起点高落点低的问题，解题具有技巧性，主要是利用得失电子守恒计算得出nCO2:nCO的具体数值。

命题意图：以压电材料BaTiO3粉末的制备为载体，以六个问题的形式考查了“化学试剂的作用、离子方程式的书写、实验操作的可行性判断、陌生化学方程式的书写、化学计算”的必备知识。

关键能力：就目前高考工艺流程题的命题特点和考查标准来看，其着重考查学生的能力，即核心素养达成水平〔2〕。从表1《〔2023年全国甲卷26〕工艺流程题中核心素养及素养水平》知，本题体现了核心素养的五个方面，每个方面的水平体现各有不同，测查了学生在解决本题所需的理解与辨析能力、分析与推测能力、归纳与论证能力。

解题阻碍：学生解答化工流程题的障碍主要体现在以下四个方面：（1）畏难情绪，面对陌生的素材情境、大量的文字信息、复杂的定量计算存在畏难情绪，放弃作答情况比较普遍；（2）能力欠缺，缺乏对框图题干中的有效信息提取能力、意图推测分析能力、归纳论证理解能力、加工整合信息能力；（3）囫囵囹圄，缺乏对化工流程的系统分析，解题时易陷入某些具体设问的作答而作答，忽略了整个流程的最终目的以及各环节之间相互联系；（4）词不达意，在操作可行性判断及原因分析的表述的规范性有待提高；表现为词不达意，文字表述冗长。

教学启示：查阅文献，化工流程题一直以来是全国卷和地方卷中经久不衰的主流题型，题型信息量大、素材新颖、情境陌生、综合性强〔3〕。学生在解答此类题目时倍感棘手，难以下笔。据此教学启示如下：

（一）帮助学生模型建构，培养模型建构与认知能力〔4〕；“模型认知”作为化学学科五大核心素养之一，化工流程题可通过图1建构模型认识化工流程，提高解答效率”〔5〕。

图1  化工流程思维模型

（二）流程内容化整为零，任务驱动小主题学习研究；分解化工流程操作流程，小主题项目式归纳总结。如“原料的预处理方法及作用”“反应条件的控制方法及作用”“分离提纯的方法及作用”。

（三）由简到难专项训练，及时归纳总结有效解题法；专项训练是突破化工流程题畏难情绪的有效方法之一，深挖教材中熟悉素材设设置问题情境，帮助学生树立解决此类问题的信心，及时归纳总结常考点建立行之有效的解题方法。如“海水提溴”“海带提碘”“海水提镁”等素材为起点帮助学生去学习认识化工流程。

总之，化工流程题虽难，只要常训练、常总结、常挑战，三年备考中一定会稳操胜券。

参考文献：

〔1〕中华人民共和国教育部制定.《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》〔S〕北京：人民教育出版社，2020.

〔2〕魏倩倩.从工艺流程题的解答中培养化学核心素养[J].求知导刊,2022(04):83-85.DOI:10.14161/j.cnki.qzdk.2022.04.004.

〔3〕王春.高考化学工艺流程题的选材特点分析及复习启示[J].中学化学教学参考,2012(04):59-61.

〔4〕刘志平,汤希雁,潘吉凤等.高考化学工艺流程题的解题思维模型构建[J].理科考试研究,2022,29(13):56-58.

〔5〕]单旭峰.对“模型认知”学科核心素养的认识与思考[J].化学教学,2019(03):8-12.