中考化学工艺流程题分析及复习建议
作者: 刘倩摘 要:《2025年河北省初中学业水平考试化学试卷(样卷)》首次出现化学工艺流程题型,该题型着重考查学生化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任等核心素养。综合分析2024年全国各地中考题,可将工艺流程题分为单一工艺流程题、多步骤工艺流程题、工艺问题诊断流程题与工艺改进创新流程题等四类。教师可通过引导学生掌握常见工艺流程、夯实工艺流程相关的基础知识、练习绘制工艺流程图等方式,探索并实践工艺流程复习课,以构建发展核心素养的新型课堂。
关键词:中考化学;工艺流程题;复习建议
中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2025)05-0055-04
2023年12月,河北省教育考试院印发《河北省初中学业水平考试试卷结构(2023年发布)》的通知(冀教考院〔2023〕161号),进一步明确学业水平考试的命题要求和试卷结构。2024年11月,河北省教育考试院发布了《2025年河北省初中学业水平考试化学试卷(样卷)》。样卷体现了冀教考院〔2023〕161号文件中学业水平考试的命题要求,具有明显的新旧中考过渡特征,出现了河北中考近几年真题中从未出现过的题型——化学工艺流程题。为更好地把握复习方向,提高复习效率,现对该题型做简要分析并提出复习建议。
一、工艺流程题与化学课程核心素养
化学课程核心素养包含化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任四个方面。工艺流程题与化学课程核心素养的关系非常密切,是一种能够很好地测试考生化学课程核心素养的题型。
1.化学观念。化学观念是基于化学学科基本理论体系提出的一个具有基础性、统摄性的抽象概念,在初中阶段包含物质的组成与结构、性质与应用、化学反应及其规律等基本观念。工艺流程题多以真实生产生活中某物质的制备或回收工艺为创作背景,天然地体现了化学观念中的物质观、变化观、实验观、能量观以及化学反应规律等。样卷15题第1问是“铜丝常作导线,利用了铜的 性”体现了对考生“性质决定用途”化学观念的考查;第5问是“步骤③中反应的化学方程式为 ”体现了对考生变化观的考查。
2.科学思维。科学思维是在化学学习过程中学习者形成并发展的一项关键能力,在初中阶段包括分析能力、综合能力、独立思考能力、批判能力、推理能力、创造能力等。工艺流程题要求考生分析化学工艺流程的整个过程,包括反应物的选择、反应条件的确定、工艺环节的顺序排列、杂质的去除、产物的提纯等。这都需要学生具备较强的逻辑思维和分析能力,能够把握不同环节之间的关系,进而推理出合理的工艺流程。样卷15题第3问是“步骤①中试剂A需‘过量’,其目的是 ”,能够正确回答这个问题的前提是明确该工艺的目的是“尽量多地回收铜”,因此就可反推工艺条件选择“过量A”的目的是保证氧化铜反应完全;第4问是“步骤②所得滤渣的成分是 ”,回答此问题,考生需借助整体视角,经细致分析、大胆假设推理并得出试剂A为稀盐酸或稀硫酸,滤液a为铜的某种盐溶液的结论后,才可能得出滤渣的成分是铜和铁的正确答案,考查包括分析、综合、归纳、证据推理等能力在内的科学思维素养。
3.科学探究与实践。科学探究与实践属于化学学习的方法论范畴,《义务教育化学课程标准(2022年版)》(以下简称《课标》)主要强调的是通过科学探究与实践这一途径培养学习者的优良的能力和品格。化学工艺流程往往涉及问题的分析、方案的设计和对比等。这就要求考生具备良好的科学探究能力,能够根据真实情境提出解决方案,并在实际应用中进行创新。考生不仅要能够理解和掌握现有的工艺流程,还要能根据要求对流程进行优化或改进。2024年深圳市中考化学第15题,是通过硫铁矿废渣制取铁黄的工艺流程题,最后一问“如果乐希希同学想获得鲜红的Fe2O3,应把温度控制在____”反映了对考生科学探究与实践素养的考查。
4.科学态度与责任。科学态度与责任属于价值观范畴,《课标》与国际课标相比,一个重大的突破就是把价值观培养有机融入课程标准体系中,《课标》中的价值观主要是指可持续发展价值观以及正确认识化学在生产生活中的地位和作用。许多工艺流程题都涉及到实际生产中的资源利用、环境影响和安全等问题。考生在设计或分析工艺流程时,需要考虑环境保护、能源节约和社会责任等因素,这体现了考生对科学技术应用中包括对可持续发展在内的社会责任感的认识。2024年牡丹江市中考化学第23题第4问是“生产生活中常利用废料提取所需物质的意义是 ”,反映了对考生科学态度与责任素养的考查。
二、工艺流程题与框图推断题
框图推断题是河北中考的经典特色题型,近5年河北省中考框图推断题有这样的变化特点:无情境推断(2020年、2021年)→有情境推断(2022年)→靠近工艺流程题的推断(2023年、2024年)。样卷中直接出现了工艺流程题,而不再出现框图推断题,因此有必要将两类题型进行比较分析,因为有情境推断题和靠近工艺流程的推断题是传统框图推断题向工艺流程题的过渡阶段,因此,本文将2021年以前的河北中考传统框图推断题和工艺流程题做比较分析,发现两种题型都考查了考生的信息获取能力、信息应用能力、证据推理能力以及表达能力,对考生发散思维和逻辑思维等也有深度考查。两者的区别主要体现在:
1.问题的真实性。工艺流程题以真实的生产生活、实验探究问题为背景,考查工艺原理、物质的制备、分离、提纯等。传统框图推断题没有问题背景,仅以物质化学性质为基础考查初中常见物质间的关联。
2.核心素养考查的侧重面。如前文所述,工艺流程题充分且全面地考查了化学课程核心素养。框图推断题主要考查化学观念中的“物质的性质与转化规律”和科学思维中的“逻辑思维”。与工艺流程题考查流程中各个环节的逻辑性不同,框图推断题主要考查的是考生由已知物质的特征或反应条件推断化学反应的逻辑推断能力。这种逻辑推断的起点是考生首先要记忆大量的物质特征,如颜色、气味、俗名、标志性用途,或某些特殊反应条件,这与“减少机械记忆”原则相冲突。
3.设问形式的多样性。工艺流程题一般是以流程图的形式呈现,既包括反应条件提示,也包括实验操作环节(如过滤、结晶等),而框图推断题一般以框图的形式呈现,箭头代表“化学反应生成”,不包含实验操作环节,只包含反应条件提示。因此,工艺流程题可以考物质,如反应物、中间产物、滤液成分、滤渣成分等;可以考操作,如反应仪器、操作注意事项、操作目的等;可以考化学反应,如化学反应方程式、反应类型、反应调控等;可以考整体设计,如某环节设计目的、流程调整、绿色环保理念等。传统框图推断题一般考物质的化学式或名称、反应类型、化学反应方程式和某物质的用途等。
相比较而言,工艺流程题以真实问题为命题情境,深入且全面考查考生化学课程核心素养,设问形式灵活多样,考查面广,更契合当下“双减”背景的课堂改革方向。
三、工艺流程题的分类
虽然对于河北中考来说,工艺流程题属于新题型,但是在全国中考范围内,其身影并不少见。综合分析2024年全国各地中考题,将工艺流程题分为以下几个类型。
1. 单一工艺流程题。这类题型通常只描述一个产品或过程的生产步骤,考查考生对该工艺流程的理解和掌握。单一工艺流程题的工艺流程比较简单,考生易于掌握。如,2024年河南省中考第18题的工艺流程为粗食盐水提纯,整个流程只有两步,第一步:粗食盐水,依次加入过量BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液后过滤,第二步:在滤液中加入适量盐酸蒸发,得到氯化钠。又如2024年广东省中考第16题的工艺流程为《天工开物》中记载的银朱的制备过程,虽然整个流程包含混合放置于泥罐、研磨、密封、蘸水擦盏加热四步操作,但是全流程只涉及Hg和S在加热的条件下生成HgS这一个化学变化。
2.多步骤工艺流程题。这类题型一般包含多个工艺步骤,涉及多个化学变化,并且可能需要对多个环节进行分析。如样卷第15题的工艺流程为从实验后的氧化铜和铜的混合粉末中回收铜,包含三步操作,每步操作涉及至少一个化学变化。对全流程整体把握后,确定试剂A为稀盐酸或稀硫酸,第一步操作涉及化学反应CuO+2HCl=CuCl2+H2O;第二步操作涉及CuCl2+Fe=FeCl2+Cu和2HCl+Fe=FeCl2+H2↑两个化学变化;第三步操作涉及2HCl+Fe=FeCl2+H2↑一个化学变化(这里只列举试剂A为稀盐酸的化学变化)。多步骤工艺流程题比单一流程题更复杂,考生往往需要根据产物向前逆向推导,大胆假设,确定各工艺步骤的目的、涉及的化学变化等,再正向验证无误后,进行答题。
3.工艺问题诊断流程题。这类题型一般是在多步骤工艺流程题的基础上发展而来,侧重于工艺流程的问题诊断,要求考生分析某个工艺流程中出现的问题。如2024年包头市中考第10题的工艺流程是从含铜电线电缆的废料(主要成分为铜、塑料绝缘材料等)中回收铜,第4问要求考生分析该工艺可能会造成空气污染的原因。又如2024年上海市第39题中碳酸锂提纯的工艺流程中,要求考生分析采用大量蒸发浓缩并趁热过滤的操作来提纯的缺点。
4.工艺改进创新流程题。这类题型是在工艺问题诊断流程题的基础上发展而来,侧重于工艺流程的优化与创新。主要考查学生的创造性思维及工程技术能力,包括为提高原料利用率对现有流程进行的改进、为提高产率对产品分离提纯过程的优化、解决现有流程中的环境污染问题等等。如2024年辽宁省中考第12题的工艺流程是煤综合利用获得甲烷,涉及到“煤粉碎处理的目的”和“反应1室生成的H2可以通入反应3室直接参与反应”等工程技术类问题。又如2024年大庆市中考第14题的工艺流程是用硫化氢气体制备氢气,涉及物质循环利用问题。
四、工艺流程题的复习建议
工艺流程题是在真实问题情境中考查物质生产过程及转化规律,不仅考查考生的化学基础知识,还考查学生的分析综合能力、逻辑推理能力、证据意识、探究与实践素养以及科学态度与责任素养。对于大多数考生来说,工艺流程题的解答过程较为复杂,可能涉及到陌生信息的应用、多个反应的推导、原理的运用以及方程式的书写配平等内容。因此,科学有效地复习工艺流程题,已经成为提升中考化学成绩的重要途径。下面将结合工艺流程题的特点,提出切实可行的复习建议,以帮助考生提高解题水平。
1.掌握常见工艺流程。对于考生而言,熟悉的,再难也简单;而陌生的,再简单也难。因此,多熟悉并掌握各类符合初中化学知识水平的工艺流程非常重要。根据核心物质及反应规律,可分为以下四类:一是金属或金属化合物制备类,比如从铁矿石到生铁的制备流程(铜、铝也可),从实验室或某化学生产废弃物中提纯铁单质(铜、铝、氧化铁、柠檬酸亚铁、硫酸锰等);二是绿色能源物质制备类,比如煤的综合利用获取甲烷、氢气,硫化氢气体制备氢气,甲醇、乙醇的制备等;三是碳中和、碳达标等相关物质的捕获、储存、吸收、利用等;四是海洋综合利用类,比如碘的提取、镁的提取、氯化钠的提纯等。
2.夯实工艺流程相关的基础知识。牢固的基础知识是正确解答工艺流程题的重要前提。目前来看,考生需要掌握两大类基础知识,一类是相关物质转化的基础知识,即课本上所有的化学方程式,并且掌握反应原理,另一类是有关物质除杂、提纯、分离的化学原理,化学操作要点、仪器、注意事项,误差分析等。
3.练习绘制工艺流程图。一般情况下,中考命题情境都是考生的陌生情境,而读懂陌生工艺流程图是正确解题的关键一步。为提高考生的读图能力,可遵循以下三个步骤由易到难练习绘制工艺流程图,第一步根据某工艺流程的文字描述绘制框图类工艺流程图,此步的实验操作都是以文字形式呈现;第二步,根据框图类工艺流程图绘制图解类工艺流程图,图解类流程图的实验操作均以图形形式存在,即在第一步的基础上把文字形式的实验操作转换为图解形式的实验操作;第三步,根据图解类工艺流程图绘制框图类工艺流程图,再用语言文字描述该工艺流程。如此反复练习,可以提高考生面对陌生工艺流程题的信息获取能力和解题信心。
4.构建发展核心素养的新型课堂。工艺流程题能够很好地考查考生的核心素养,刷题刷不出核心素养,核心素养的提升必然是在解决真实问题的情境中、在教育者四两拨千斤的启发下、在同伴交流讨论、在不断探究与实践的过程中,自然而然形成的。因此,可以构建发展核心素养的新型复习课堂以提升考生的能力与素养,比如根据某工艺流程创设项目式学习问题情境,下设学习任务,根据任务调查、实验探究、讨论、实践等,最终得到包括工艺流程图在内的多种项目成果,再进行展示与评价。
工艺流程题并不可怕,学业水平考试引入这类题型的目的是以评促教,引导基础教育日常教学摒弃填鸭、满堂灌的教学方式,促进传统课堂向素养课堂转型。化学教师要深入学习《课标》理念,抓住工艺流程题的命题特点,积极探索并实践工艺流程复习课的核心素养课堂教学策略。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准(2022年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2022.