摘 要：在當(dāng)前高考采取紙筆測試的情況下，化學(xué)工業(yè)流程題是一種很好的考查題型。以2023年高考化學(xué)全國甲卷、全國乙卷、新課標(biāo)卷、湖南卷、湖北卷、廣東卷、山東卷、遼寧卷等中的工業(yè)流程題為研究對象，依據(jù)工業(yè)流程題的邏輯關(guān)系，從呈現(xiàn)形式、設(shè)問方式、呈現(xiàn)內(nèi)容等角度歸納命題特點——“反機械刷題”。相關(guān)的備考策略有：重視教材，夯實基礎(chǔ)；優(yōu)選試題、原創(chuàng)試題，穩(wěn)步提升。

關(guān)鍵詞：高考化學(xué)；工業(yè)流程題；創(chuàng)新性；原創(chuàng)試題

本文系湖南省長沙市實驗教學(xué)與教育裝備管理應(yīng)用研究微課題“化學(xué)數(shù)字化實驗在校本課程中的應(yīng)用與推廣”（編號：SYGL23032）的階段性研究成果。

化學(xué)工業(yè)流程題通常以真實工業(yè)生產(chǎn)為背景，主要考查元素化合物、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)方程式書寫、化學(xué)計算以及化學(xué)實驗等方面的知識，并注重考查學(xué)生邏輯推理能力、綠色化學(xué)思想以及信息整合能力。^［1］其主體過程是通過加入化學(xué)試劑除去雜質(zhì)、生成產(chǎn)品，再通過分離提純分離出雜質(zhì)，獲得產(chǎn)品（邏輯關(guān)系如圖1所示）。

在當(dāng)前高考采取紙筆測試的情況下，化學(xué)工業(yè)流程題是一種很好的考查題型。從考查價值來看，它可以體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用價值，通過滲透綠色化學(xué)觀念讓學(xué)生樹立可持續(xù)發(fā)展的意識，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的社會價值和育人價值，激發(fā)學(xué)生從事化學(xué)研究的興趣。從考查內(nèi)容來看，它可實現(xiàn)各模塊核心知識和各領(lǐng)域關(guān)鍵能力的融合考查，能對學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展水平進(jìn)行綜合評價。^［2］

本文以2023年高考化學(xué)全國甲卷、全國乙卷、新課標(biāo)卷、湖南卷、湖北卷、廣東卷、山東卷、遼寧卷等中的工業(yè)流程題為研究對象，依據(jù)工業(yè)流程題的邏輯關(guān)系，從呈現(xiàn)形式、設(shè)問方式、呈現(xiàn)內(nèi)容等角度歸納命題特點，總結(jié)備考策略。

一、高考化學(xué)試卷呈現(xiàn)“反機械刷題”的命題特點

研究高考試題的命題特點，是實現(xiàn)“教、學(xué)、考”銜接的必備過程。近年來，為了凸顯工業(yè)流程題的選拔功能，創(chuàng)設(shè)真實陌生情境、巧設(shè)考查問題、選用陌生信息或物質(zhì)載體、將不同模塊的知識深度融合等，成為“反機械刷題”的有效命題方式。

（一）凸顯真實情境，創(chuàng)新試題呈現(xiàn)形式

“無情境，不命題”，真實情境是時代的選擇。化學(xué)試題承載引導(dǎo)學(xué)生運用化學(xué)知識或原理解決實際問題的功能，這就需要創(chuàng)設(shè)真實的情境。教育部考試中心指出，“不出偏題怪題”，“試題要注重基礎(chǔ)性，強調(diào)綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性”。創(chuàng)新性是高考化學(xué)試題的重要特征。工業(yè)流程題主要通過選取新穎載體、改變信息呈現(xiàn)形式、選用陌生化學(xué)試劑來實現(xiàn)情境的創(chuàng)新性。工業(yè)流程題的情境主要取材于科研論文、化工生產(chǎn)工藝，聚焦電池、半導(dǎo)體、芯片等材料。這是國家戰(zhàn)略發(fā)展的重點，是民生工程不可或缺的環(huán)節(jié)。同時也為化學(xué)服務(wù)社會、科技、生產(chǎn)正名，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的社會價值。試題呈現(xiàn)形式的創(chuàng)新，主要體現(xiàn)于元素載體、流程圖兩個方面。

1. 優(yōu)選載體

第四周期過渡元素依舊是工業(yè)流程題考查的主體，如湖南卷第17題創(chuàng)新性地考查了Ga元素，體現(xiàn)了高考化學(xué)試題從載體上尋求跳出“機械刷題”的魔咒。選擇“酸浸液”為原料，刪除過去常見的“礦物預(yù)處理”的工序，是高考試題的亮點，如廣東卷第18題礦石硝酸浸取液，直接給出了溶液中離子種類，降低了試題難度，減少了對“預(yù)處理”過程中化學(xué)變化的“糾結(jié)”。

傳統(tǒng)載體中有新試劑、新名詞，是2023年高考化學(xué)試題的一大亮點。例如CH₃I、乙醚、三正辛胺、石灰乳、BaS、TiCl₄、Na₂S₂O₅、“SO₂＋空氣”、過一硫酸（H₂SO₅）等，這些在過去工業(yè)流程題中較少出現(xiàn)的物質(zhì)紛紛亮相。這要求學(xué)生有正確分析陌生試劑作用的能力。如遼寧卷第16題采用“SO₂＋空氣”作為“氧化”工序的試劑，SO₂是還原劑，O₂是氧化劑，既要求學(xué)生正確處理二者形成強氧化劑過一硫酸（H₂SO₅）的信息，也需要利用SO₂具有還原性去解釋生產(chǎn)中的實際問題。過一硫酸類似于硫酸，第一步全部電離，第二步微弱電離。這指導(dǎo)我們在教學(xué)中要關(guān)注硫酸的處理方法。廣東卷第18題使用了“氨性溶液”［含NH₃·H₂O、（NH₄）₂SO₃和（NH₄）₂CO₃］，其中含NH₃·H₂O和NH^＋₄的混合溶液是形成氨的配合物的常見試劑，比如用硫酸銨和NH₃·H₂O溶浸ZnO，即可形成鋅的配合物，其中NH^＋₄起到提供H^＋和NH₃的作用。

燒渣、濾餅、解配等名詞的出現(xiàn)，體現(xiàn)了高考命題進(jìn)一步加大情境真實化的力度。其中，“解配”是針對形成配合物的逆過程而提供的一個詞語；“燒渣”“濾餅”與常見名詞“濾渣”“固體”等含義相同。從工藝角度看，這些名詞來源于不同工序所得固體。這樣的措辭，讓工業(yè)流程題的情境更加貼近實際生產(chǎn)。

2. 精制流程

一般而言，流程題中名詞代表化學(xué)試劑，動詞為操作。通常，方框“□”內(nèi)的是動詞，方框外的即為名詞。明確動詞、名詞，有助于加快學(xué)生對工序、試劑作用的分析。而2023

年的高考化學(xué)工業(yè)流程題中，二者并沒有明顯的界限。如新課標(biāo)卷第26題，流程圖（見圖2）中方框內(nèi)均為使動詞，而“通空氣”“調(diào)pH”等均在方框外。

部分省市的工業(yè)流程題在流程圖中“線”的復(fù)雜程度上加大了難度。如湖南卷第17題，流程圖（見圖3）簡短但“線”的交錯程度高，且回收利用的氣體源自兩道工序，考生要在短時間內(nèi)明確其內(nèi)涵。這凸顯了試題的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性。

（二）指向?qū)嶋H問題的解決，創(chuàng)新試題設(shè)問方式

2023年高考化學(xué)試題在設(shè)問方式上亮點紛呈，體現(xiàn)了很強的整體性和綜合性，層層遞進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣，指向?qū)嶋H問題的解決，對學(xué)生獲取有效信息與加工整合信息的能力、綜合題給信息和所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)分析與解決問題的能力、用科學(xué)規(guī)范的文字進(jìn)行表述的能力等都有較高的要求。

1. 考查“替換性思維”

考查“替換性思維”主要有三種方向：一是工序能否替換順序或刪減，二是化學(xué)試劑能否替換或選擇何種試劑，三是化學(xué)實驗條件的不同有何影響。如全國甲卷第26題考查“酸化”試劑的選擇，除了明確酸化的作用外，還需考慮到不能沉淀產(chǎn)品中的離子“Ba^2＋”，因此設(shè)置了減少“浸取”工序是否可行的設(shè)問。同樣，湖南卷第17題考查“配體交換”這一工序必須存在的原因，山東卷第17題考查刪除“焙燒”工序?qū)I(yè)生產(chǎn)的影響。這些都要求學(xué)生置身于工業(yè)生產(chǎn)情境中，主動分析工序的目的以及與其他連續(xù)工序之間的邏輯關(guān)系，充分發(fā)揮利用化學(xué)知識解決實際問題的能力。

2. 考查復(fù)雜化學(xué)方程式的書寫

工業(yè)流程題中，書寫方程式有離子方

程式、化學(xué)方程式兩大情況，其又分為氧化還原反應(yīng)型和非氧化還原反應(yīng)型。高考化學(xué)試題集中考查了復(fù)雜非氧化還原反應(yīng)方程式的書寫及融合生成配合物等情境的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，滲透了變化觀念的考查。

（1）考查復(fù)雜非氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

該類型題目要求學(xué)生抓住“復(fù)雜物質(zhì)”，即含有離子種類較多的物質(zhì)，結(jié)合離子或離子團守恒來配平微粒系數(shù)。如全國甲卷第26題第（5）問考查“沉淀”步驟中生成BaTiO（C₂O₄）₂化學(xué)方程式的書寫，反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)。令BaTiO（C₂O₄）₂的系數(shù)為1，得到關(guān)系：TiCl₄＋3（NH₄）₂C₂O₄＋BaCl₂→BaTiO（C₂O₄）₂。根據(jù)原子守恒，反應(yīng)物還有1個H₂O，此時生成物為4個NH₄Cl、2個HCl，2個HCl可與（NH₄）₂C₂O₄反應(yīng)生成1個H₂C₂O₄和2個NH₄Cl，即TiCl₄＋3（NH₄）₂C₂O₄＋BaCl₂＋H₂O===BaTiO（C₂O₄）₂↓＋H₂C₂O₄＋6NH₄Cl。

（2）考查復(fù)雜氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

具有復(fù)雜產(chǎn)物的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，是高考化學(xué)試題的亮點。

如湖南卷第17題第（3）問考查合成Ga（CH₃）₃（Et₂O）反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫。1個Ga₂Mg₅升高16價，1個CH₃I中“CH₃”從＋1降低至－1，降低2價，可配出關(guān)系：Ga₂Mg₅＋8CH₃I→2Ga（CH₃）₃（Et₂O）；再根據(jù)Ga（CH₃）₃（Et₂O）配平其他物質(zhì)，得8CH₃I＋2Et₂O＋Ga₂Mg₅===2Ga（CH₃）₃（Et₂O）＋3MgI₂＋2CH₃MgI。

又如廣東卷第18題第（3）問考查“氨浸”時由Co（OH）₃轉(zhuǎn)化為［Co（NH₃）₆］^2＋的離子方程式的書寫。可看作Co（OH）₃先與亞硫酸根發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即2Co（OH）₃＋SO^2－₃→2Co（OH）₂＋H₂O＋SO^2－₄，2個Co（OH）₂繼而與12NH₃·H₂O反應(yīng)得到2［Co（NH₃）₆］^2＋，即2Co（OH）₂＋12NH₃·H₂O2→［Co（NH₃）₆］^3＋＋4OH^－，產(chǎn)生的4個OH^－可與溶液中的4個NH^＋₄反應(yīng)成4個NH₃·H₂O，得到離子方程式：2Co（OH）₃＋8NH₃·H₂O＋4NH^＋₄＋SO^2－₃===2［Co（NH₃）₆］^2＋＋SO^2－₄＋13H₂O。這樣的反應(yīng)過程，類似將硫酸銅溶液逐步滴入過量氨水中的分步反應(yīng)與總反應(yīng)之間的關(guān)系。若借鑒有機化學(xué)方程式的書寫方法——注重“斷鍵”“成鍵”（即無機化學(xué)反應(yīng)中的微觀粒子的具體變化情況）來分析配平，可事半功倍。

3. “反經(jīng)驗式”考查

化學(xué)試劑的作用呈現(xiàn)“反經(jīng)驗式”考查方式。如H₂O₂作為常見的綠色氧化劑與還原劑，是工業(yè)流程的常用試劑。全國乙卷第27題一反常態(tài)，要求學(xué)生分析“不宜使用H₂O₂替代MnO₂的原因”。新課標(biāo)卷第26題涉及除去SiO₂雜質(zhì)，依圖2所示可知第一道工序是在NaOH、Na₂CO₃和空氣條件下煅燒，經(jīng)“水浸”“酸浸”。若是設(shè)問（2）提供信息“水浸”后的濾渣中含有SiO₂，易讓學(xué)生誤以為SiO₂未反應(yīng)，而“酸浸”后的下一道工序為“除硅磷”，以MgSiO₃形式除去，說明原溶液中還含有SiO^2－₃，最終得出結(jié)論：“煅燒后”硅以SiO₂和硅酸根的形式存在，“酸浸”時并未沉淀掉SiO^2－₃。

這些設(shè)問方式是考查學(xué)生解決實際問題能力的有效手段，意在引導(dǎo)學(xué)生從被動接受、記憶工藝過程到主動參與、設(shè)計工業(yè)生產(chǎn)工序，是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。

（三）融合選修模塊的相關(guān)知識，創(chuàng)新試題呈現(xiàn)內(nèi)容

知識模塊的融合，是高考化學(xué)試題常用的內(nèi)容創(chuàng)新方式。采用“3＋1＋2”高考模式的省份，將選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的考查“遍地開花”，多種方式融入各種題型，其中的工業(yè)流程題顯得格外精彩。如湖南卷第17題對配合物、鍵角等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)問，還考查了現(xiàn)代化學(xué)分析儀器——核磁共振儀在鑒別物質(zhì)中的作用，以及格氏試劑CH₃MgI的性質(zhì)。廣東卷第18題還融入了晶體結(jié)構(gòu)知識的考查。

二、備考策略：重視教材，用好試題

（一）重視教材，夯實基礎(chǔ)

在復(fù)習(xí)備考過程中，教師要以化學(xué)反應(yīng)為大概念，幫助學(xué)生厘清高中化學(xué)5本教材的學(xué)科價值。必修模塊的2本教材，主要是利用既定發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來分析實驗現(xiàn)象和生活、生產(chǎn)中的實際問題。教學(xué)中，要闡明《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊是從研究能量變化、改變平衡移動、調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率等方面，認(rèn)識反應(yīng)為何可以發(fā)生、如何調(diào)控反應(yīng)的發(fā)生?！段镔|(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊，引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識化學(xué)，尤其是明白有機化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是鍵的種類與極性的不同，分析出不同物質(zhì)的物理性質(zhì)不同的原因等。5本教材從不同的視角，要求學(xué)生構(gòu)建利用化學(xué)知識解決實際問題的“大能力”。這個“大能力”是宏觀的，也是注重微觀的。比如汽車尾氣的處理，從化學(xué)反應(yīng)的視角，需要把CO、NO通過發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)；從反應(yīng)原理的視角，需明確反應(yīng)的條件是催化劑。在教學(xué)中不斷滲透模塊知識的作用，有助于為解決工業(yè)流程具體問題提供思考方向。

學(xué)生在分析、解決問題時，要能“引經(jīng)據(jù)典”。這里的“經(jīng)”“典”即為教材和經(jīng)典高考試題，引經(jīng)據(jù)典即能夠直接或間接利用教材知識來分析實際的問題?；瘜W(xué)反應(yīng)是理解工業(yè)流程題的基礎(chǔ)，教師可以設(shè)置專題“含圖示信息的新情境下方程式的書寫技巧”來突破重點問題。教師要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)工業(yè)流程的邏輯關(guān)系結(jié)合進(jìn)出框圖的原料和產(chǎn)品判斷反應(yīng)類型，從反應(yīng)方向和平衡限度的角度理解反應(yīng)進(jìn)程，利用電子得失守恒、電荷守恒和原子守恒配平方程式?？此浦粫鴮懥朔匠淌?，實則鍛煉了工業(yè)流程各工序的分析能力。題型示例如下：

氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅［含有Fe（II）、Mn（II）、Ni（II）等雜質(zhì)］的流程如圖4所示。

工業(yè)ZnO稀硫酸①浸出液調(diào)pH約為5適量高錳酸鉀溶液②反應(yīng)液過濾濾液Zn③反應(yīng)液過濾濾液Na₂CO₃④反應(yīng)液過濾濾餅煅燒⑤ZnO

提示：在本實驗條件下，Ni（II）不能被氧化，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO₂。

（1）反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是___，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：____________________________________"" 。

教師在日常教學(xué)中要注意引導(dǎo)學(xué)生多關(guān)注社會熱點，多積累化學(xué)常識，并滲透綠色化學(xué)的思想，把工業(yè)流程題與課本知識、生產(chǎn)實際相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣^［3］。只有多了解真實的工業(yè)生產(chǎn)及其原理，才能逐步形成設(shè)計或評價工業(yè)生產(chǎn)工序的能力。

（二）用好試題，穩(wěn)步提升

1. 優(yōu)選試題

根據(jù)對高考工業(yè)流程題命題特點的分析，我們可以元素載體為基礎(chǔ)節(jié)點，對每一種元素選出一兩道經(jīng)典好題。

對于經(jīng)典好題，要分析出設(shè)問的解決之道。這不是總結(jié)出“套路”或“模板”，而是跳出“機械刷題”的怪圈，運用化學(xué)知識解決問題，實現(xiàn)“得分”。其次，延展試題。絕大部分高考試題都不可能設(shè)置太多的設(shè)問，這意味著可挖掘出新的設(shè)問來，姑且稱為“意猶未盡之處”。如遼寧卷第16題可增加“分析若通入空氣速率過大，Mn^2＋氧化速率降低的原因”的設(shè)問，新課標(biāo)卷第26題可增加“提供MgNH₄PO₄的K_sp，考查相關(guān)計算”的設(shè)問，此處該物質(zhì)具有2種陽離子，新穎但又不難。

2. 原創(chuàng)試題

命制一道工業(yè)流程題，需要經(jīng)歷選材、設(shè)問、流程分析、亮點分析等步驟。其中，選材主要選擇科研論文文獻(xiàn)作為真實情境素材。設(shè)問應(yīng)該注重傳承與創(chuàng)新，既對過去考過的設(shè)問方式、內(nèi)容有所傳承、模仿，也有一些新穎的設(shè)問。值得注意的是，新穎的設(shè)問并非偏、怪、難的設(shè)問。通過逆向思維角度設(shè)置的問題，是設(shè)置新穎設(shè)問的常用手段。比如K_sp信息的給予，可以直接給出，也可以通過只提供沉淀完全的pH，由學(xué)生計算得出。再如，" 通過提供微粒間距的大小關(guān)系來確定微粒的種類。還可設(shè)置“跳躍性”問題，增強新穎度。比如循環(huán)利用物質(zhì)的分析，可以先讓學(xué)生書寫反應(yīng)，以迅速確定回收利用的物質(zhì)，也可不設(shè)置書寫反應(yīng)的問題，直接設(shè)問分析回收利用的物質(zhì)。原創(chuàng)試題時，還應(yīng)注意素材的選擇要符合測試任務(wù)的要求，對過于復(fù)雜的工業(yè)流程要適當(dāng)加以簡化。對真實文獻(xiàn)中的素材，切忌完全照搬原文獻(xiàn)而不加改造地呈現(xiàn)出來，應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知和生活經(jīng)驗進(jìn)行合理的加工。命制工業(yè)流程題還應(yīng)遵循真實、簡潔、完備、適切等要求。

例如，筆者根據(jù)科研論文文獻(xiàn)，命制了一道原創(chuàng)試題：

V₂O₅廣泛用于冶金、化工等行業(yè)，主要用于冶煉釩鐵。以釩礦石為原料制備V₂O₅的工藝如圖5所示。

已知：ⅰ. “焙燒”后，固體中主要含有Fe（VO₃）₂、Fe（VO₃）₃、Mn（VO₃）₂、Ca（VO₃）₂；“酸浸”后，釩以VO^＋₂的形式存在。

ⅱ. P204對四價釩（VO^2＋）具有高選擇性，且萃取Fe^3＋而不萃取Fe^2＋。

ⅲ. 多釩酸銨微溶于冷水，易溶于熱水。

ⅳ. 該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下頁表1所示。

回答下列問題：

（1）“破碎”的目的是____________。

（2）“中和還原”時，VO^＋₂參與反應(yīng)的離子方程式為 。

（3）釩的浸出率與焙燒溫度、硫酸加入量的關(guān)系如圖6和圖7所示。指出適宜的工藝條件為______，使用冰水洗滌多釩酸銨的目的是________________________"" 。

（4）“氧化”時，每消耗0.5 mol NaClO₃，可得到______mol VO^＋₂。

（5）流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有________________________。

（6）“水相”中含有豐富的金屬資源，經(jīng)三道工序可回收MnSO₄溶液。請根據(jù)題給信息，參照上述工業(yè)流程，將圖8所示的工業(yè)流程補充完整（可選用的試劑：H₂O₂、NaClO、MnO、MnO₂、Na₂CO₃）。

已知MnF₂、CaF₂的K_sp分別為5.0×10^－3、2.0×10^－10，當(dāng)“沉鈣”后c（Ca^2＋）＝10^－5 mol·L^－1時，理論上c（Mn^2＋）不超過______mol·L^－1。

本題以利用釩礦石制備V₂O₅為真實情境，考查離子方程式的書寫、溶度積常數(shù)和氧化還原反應(yīng)的相關(guān)計算、工藝條件的選擇、循環(huán)利用物質(zhì)的分析等知識。其中，設(shè)計工業(yè)流程圖的設(shè)問凸顯了創(chuàng)新性，考查了學(xué)生推理與歸納的能力、解決實際問題的能力。部分設(shè)問精巧，如需要結(jié)合信息“P204對四價釩（VO^2＋）具有高選擇性，且萃取Fe^3＋而不萃取Fe^2＋”才可推理出鐵粉、氯酸鈉的作用，思維容量大，考查了學(xué)生的歸納與論證、推理能力。

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