教学设计《构建模型突破化工流程题难点》邱婉洪（汕头市下蓬中学）

《构建模型突破化工流程题难点》教学设计汕头市下蓬中学邱婉洪一、内容分析化工流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。这类试题具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学命题的常考题型。传统的工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头可以捕捉流程根本目的，题干主要用流程图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；有些流程图信息隐晦或者步骤省略，虽然学生不一定要能完全理解整个流程的原理一般不会影响答题，然而给学生设置了一定的解题心理障碍。本节课构建了主角、配角模型，把题头和复杂流程简化，构建直观具体生产除杂线路，学生应用起来比较自如，也为解答难题做好充分的前期准备。题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设计成一系列问题，构成一道完整的化学试题，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息、抓住关键、准确答题。根据流程图转化步骤环节书写方程式既是高频考点，又具有灵活技巧特色，思维容量大，涉及知识面广。凡是遇到此类陌生的反应方程式的书写,要把情境中所给的物质理清楚,因为题型多变，反应物、生成物不是很明确，需要养成思维模型：提取“箭头”、“前后文”信息--将信息与“价态变化”与“守恒思想”多管并用，氧化还原反应方程式的书写可以形成程序式的模型。二、学情分析经过高三一轮复习，学生基本了解化工流程题的题型结构特点和常见考点。从市一模的试卷和广一模的简单测试可以看出，大部分学生对化工流程题的流程理解不清晰，对反应物和生成物的判断存在误区，导致一些副产物的判断、特别是陌生反应方程式的书写考点丢分严重。学生解决无机化工流程题的总体表现是，分析和回答问题的能力较弱，不熟悉解题方法，解题信心不足。同时，本题在理综试卷中的特殊位置，时间不够，有紧张情绪，不能静心阅读，有放弃的念头。学生的解题能力是一个螺旋式上升的过程，不可能一蹴而就，本节课旨在帮助学生在有限时间内抓出流程主线，突破上述难点，在学生对知识的基本了解前提下构建了化工流程题解题的简易模型，化繁为简，从整体到局部，把学生不能看到的流程转化为便于接受的主角-配角，从而使学生建立流程题的轮廓，提高对知识的情景化用应用能力，克服畏难心理，把思维能力提高，提升获取信息能力和综合分析能力。三、学科核心素养的要求1．证据推理与模型认知：建立分析解决材料、环境、能源、健康等领域关于物质的制备和应用等实际问题的思路和方法。2.实验探究与创新意识：认识物质性质、设计物质转化的核心角度，形成认识途径，并将其应用于解决真实问题，进而形成解决问题的思路和方法。3.科学精神与社会责任：认识物质的转化在自然资源利用和环境保护中的重要价值。四、教学目标知识与技能：1．利用主配角模型分析无机化工流程图，建立陌生情境方程式书写的程序化模型。2．了解科学、技术、社会的相互关系，了解在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。过程与方法：通过题目应用的学习情境，培养获取信息的能力、分解解决问题的能力、化学语言的表达能力，综合分析能力。情感态度价值观：通过流程图题中的化工生产与化学知识的整合渗透，增强学生的学习意识品质、树立科学的解题思想。树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，像对待生命一样对待生态环境。重点、难点(1)“除杂”产物的判断。(2)陌生方程式的书写。五、教学方法和手段利用学生考试错答图片分析设置学习情境，激发学习动机，引导组织讨论，指导学生分析-复现-探索-自主归纳-演绎模型，借助学案、iphone手机、多媒体平台，及时反馈学情。六、教学过程【课前自习重温】1.从铝土矿中提炼铝2.从海水中提取镁3.从海水中提取溴4.海带中碘的提取【创设情境】ppt展示部分学生答题卷典型错答图片，指出存在的失分重灾区：产物的判断、方程式的书写。【学生活动】回顾自己的作答情况，发现问题，明确课堂化学反应是重点，氧化还原方程式的书写是重点中的重点和难点。【过渡】ppt展示传统工艺流程题的一般流程，学生反映太过抽象，信息难以提取无法理清流程操作，答题没有信心和底气。【教师引导】每一部电影都有主角和配角，主角总是能从戏的开始坚持到最后。我们发现，每一道题的题头都会指明，用什么原料制备目标产物。我们把从原来到产物一直都存在的元素成为主角。请同学们找出学案中例题1、2、3流程中的“主角”元素，作为一位合格的观众，要时刻注意“主角”元素化合价是否发生变化。【学生活动】根据题干信息立刻写出所涉及物质，明确主角元素、杂质，注意化合价变化。分析讨论知道主角元素可能是一种，也可能是多种。【板书】构建主配模型简化流程图模型一：构建主角线（整体意识，生产原料到目标产物）反应物目标产品反应物目标产品【过渡】电视剧中的主角总是自带光环活到最后，配角就没那么幸运，把流程中的杂质元素比作配角，总是在操作过程被除去。西游记中的孙悟空有时候不敌妖怪，总会去请神仙来帮助，流程也一样，需要添加试剂（请外援）并且在特定的条件下发生化学反应以除去某些杂质，如果有多种杂质，需要添加的试剂也会有多种；有些杂质可能在操作过程中生成副产品或者可以循环利用的物质。【板书】模型二：配角（杂质）线（局部意识）【学生活动】分析例题中杂质成分依次在什么地方如何被除去。建立流程题的轮廓，独立分析-探索-自主归纳-演绎模型。建立分析解决材料、环境、能源、健康等领域关于物质的制备和应用等实际问题的思路和方法。【教师活动】拍摄学生答题情况，及时反馈，调动学生学习积极性，作为课堂评价依据。以物质制备为载体例题【例题1】氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：（1）MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为。（2）加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为。（3）滤渣2的成分是(填化学式)。【变式训练1】.硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式（2）利用_______的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是（化学式）。（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是。然后在调节溶液的pH约为5，目的是________。（4）“粗硼酸”中的主要杂质是________（填名称）。【思维模型】简化常见除杂方法：1、沉淀法：a、加沉淀剂，如Na2S。b、调pH记住几种常见金属离子完全沉淀的pH沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Cu(OH)2Fe(OH)2Mg(OH)2pH2、气体法：如、转化成气体CO2、SO2而除去【情境推进】从废弃物中提取物质例题【例题2】锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi＋+xe－==LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。(1)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式____。(2)“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_______(3)……在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。【学生活动】认真审题，定位流程，捕捉信息，顺推、逆推各步的条件，原理和物质成分。训练获取信息能力和综合分析能力。认识物质性质、设计物质转化的核心角度，形成认识途径，并将其应用于解决真实问题，进而形成解决问题的思路和方法。【教师活动】引导模型应用，细化到各个小箭头，拍摄答题情况，及时反馈，作为课堂评价依据。引导学生对问题的解决策略的优化与提炼，调动学生的积极性思维。【板书】二、模型化陌生方程式书写【例题3】Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备。工艺流程如下：回答下列问题：（1）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式_____。（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl42-形式存在，写出相应反应的离子方程式____________________。【板书】类型二：已知部分产物的方程式书写（缺胳膊断腿型）一般告知部分反应物和部分生成物，难度不大，法宝是“守恒”。【内容升华】党的十九大报告指出，加快生态文明体制改革，建设美丽中国。十九大报告强调，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，像对待生命一样对待生态环境。大家在例题中能发现一个反复出现的角色：H2O2。H2O2有较强的氧化性（产物：H2O）、有还原性（产物：O2）、不稳定性（易分解，考查温度控制），在水溶液中使用H2O2不引入杂质，工业上广泛使用，成本较高。【总结】通过主配角模型和信息方程式书写模型的建立，希望同学们今后遇到化工流程题不要有畏难情绪，认真审题，了解生产目的、原料和产品，细心捕捉生产工艺提供的原理信息和隐含或补充的信息。当然，任何模型都是理想化，在实际应用中大家要敢想、敢写，敢于变不可能为可能。【巩固训练】学案略。七、教学反思新课程标准指出，我国普通高中教育是在义务教育基础上进一步提高国民素质、面向大众的基础教育，任务是促进学生全面而有个性的发展，为学生适应社会生活，高等教育和职业发展做准备，为学生的终身发展奠定基础。响应习总书记所说的：青山绿水就是金山银山。在课堂中落实过氧化氢重要的这种绿色化工原料，培养学生的科学精神和社会责任。本校学生大部分属于中层学生，本身理科思维并不突出，解题方法不熟练，答题不规范，甚至有部分学生直接放弃作答本题，亟需在本题的备考上帮助找到有效的解题技巧。换一个简单易懂的角度对待纷繁复杂的无机化工流程题、化繁为简，从主配角的角度看待化工流程，使得原本一道对学生来说枯燥无味的题目变得情景化，结合学生的心理年龄特点和题目特征，让学生扮演一名观众，对剧中主配演员进行分析，并且时刻保有一种合格观众的衡量标准，注意元素的化合价变化，促进学生化学学习方式的灵活转变，使得学习的内容结构化，提取主要元素，除去杂质元素，以主要元素为引领，贯穿流程始终。本节课的设计能在一定程度上给予学生一个化繁为简的工具，在教学的设计开发过程中将原题相同相似之处加以模型化，题目的选择之间既有相互的关联，难度又逐渐增大，能力的要求逐步提高，形成训练题组，对学生的思维不断进行刺激，从而形成解题思维模型。学生对此类知识点的考查有固定的模型作为参考依据，那么就能在流程的箭头指导下，对前后步骤有较为清晰的理解，能够在较高层次上理解流程，再面临新的题目时，自然能够突破相关的难点，识透出题者的意图，做出正确解答。根据对学生的课堂评价和课后反馈，之前的重灾区有较大程度的缓解，大部分学生有了下笔的勇气，正确率也有所提高。再次遇到这类提醒，都能抓出“主角