高三化学工艺流程模型建构与素养提升教学设计

高三化学工艺流程模型建构与素养提升教学设计一、教学设计缘起高三二轮复习中的工艺流程题，既考查元素化合物知识，也考查陌生情境中的信息提取、条件控制、物质转化、绿色生产和实验评价能力。学生并非不会“背流程”，真正薄弱之处在于看见复杂工业图后缺少稳定的思考路径：读题干时平均用力，标注环节时只看箭头，解释操作时常用“除去杂质”“提高纯度”等空泛语言，进行条件选择时忽略反应限度、反应速率、副反应和物质性质之间的综合制约。本设计选取“钛铁矿制备二氧化钛”为载体，将真实工业生产、化学原理和高考评价要求整合为连续三课时的教学任务。钛铁矿硫酸法冶炼具有流程完整、物质转化清晰、条件控制丰富、计算空间适宜等特点，适合帮助学生建立“原料—预处理—核心转化—分离提纯—产品—废物流”的通用分析框架。教学中不追求把某一流程讲得面面俱到，而是借助具有代表性的工业情境，让学生形成可迁移的证据推理与模型认知。教学将工艺流程图还原为一组可以追问的问题：原料进入流程前为什么需要预处理，反应阶段如何实现目标物质“有位变价”与“有位不变价”的辨识，分离环节背后依据怎样的性质差异，温度和试剂加入方式为什么不能随意改变，产品中具有经济价值或环境风险的物质如何循环处理。学生经历自主读图、小组建模、证据表达、方案优化和迁移测评，逐步形成面对陌生流程时的稳定认知秩序。二、教学内容与学情分析本课面向高三化学二轮复习学生。学生已经掌握氧化还原反应、离子反应、盐类水解、化学反应速率、化学平衡、沉淀溶解平衡及常见分离提纯方法，也具备一定工艺流程题训练基础。问题在于各模块知识处于相对割裂状态，不能迅速建立反应实质与生产目的之间的联系。前期诊断显示，学生常见困难集中在六个方面。第一，流程图信息量大，无法区分主线物质、辅助物质和杂质物质。第二，把化学方程式书写等同于酸性条件下配平，忽视“反应物从流程前段而来，生成物必须在后段找到去向”。第三，判断结晶类型时只记忆加热浓缩、冷却结晶等固定句式，不能结合溶解度曲线和产品稳定性作出选择。第四，解释“控制温度”的理由常停留在平衡移动层面，忽视反应速率、水解、分解、挥发和能耗。第五，对滤渣、滤液的成分判断缺少质量守恒意识。第六，进行定量计算时没有约化体系，难以抓住特征元素守恒。课标倡导学生在真实问题情境中发展化学观念、思维方法、探究实践和责任担当。高三复习不是把高一、高二内容简单压缩，而是重建知识结构，让知识在问题中恢复功能性。本课将“流程分析”拆分为原料认识、反应确认、条件解释、分离选择、物质循环和价值评价六个维度，用同一思维框架统领典型例题与变式任务。三、核心教学目标学生能够依据流程前后的物质证据，辨识钛铁矿中Fe、Ti等元素的主要迁移路线，写出关键反应方程式，并利用电子守恒、电荷守恒和原子守恒检验方程式的合理性。学生能够从速率、平衡、安全、成本和环境五个角度解释粉碎、调酸、控温、还原、冷却结晶、水解和焙烧等操作的目的，改变以套话代替证据的表达习惯。学生能够根据物质在水中的溶解度、热稳定性、氧化还原性和水解倾向，选择过滤、结晶、洗涤、煅烧等分离提纯方式，并说明“为什么选这一操作而不是其他操作”。学生能够围绕目标产品建立物料衡算关系，运用Fe守恒、Ti守恒、硫酸盐转化关系完成产品产率和循环利用量计算，清楚展示数据来源与推理过程。学生能够评价硫酸法钛白生产中废酸回收、绿矾副产利用和尾气处理的必要性与局限，形成经济效益与环境责任相统一的生产观。四、教学重点与难点教学重点是建立工艺流程题的六维分析模型，即看原料、找主链、断反应、明条件、择分离、促循环。该模型既用于微观方程式分析，也用于宏观生产决策，能够贯穿本类试题的主要设问。教学难点是把物质性质转化为条件选择依据。学生必须意识到，工业生产中的“加热”不必然有利于反应，“低温”也不必然抑制目标转化。条件是否合理，需要同时考虑反应物浓度、目标物稳定性、副反应可能性、设备腐蚀和后续分离成本。突破这一难点，关键不是增加题量，而是让学生在相互质询中暴露理由，再用证据修正。五、教学方法与资源准备采用项目化复习、问题链驱动、小组论证和板演诊断相结合的教学方式。教师不直接给出流程结论，而是通过连续任务让学生的思考逐步靠近工业逻辑。课堂组织以学生独立标注流程图开始，以小组形成解释方案为中间环节，以全班达成可迁移规律为阶段性成果。课前准备包括钛铁矿主要成分说明卡、硫酸法钛白生产流程图、钛与铁相关性质资料单、FeSO₄溶解度随温度变化简表、三组分层任务和课堂评价量表。板书采用双向结构，一侧保留完整流程，另一侧记录学生归纳的方法，让知识生成过程在课堂中始终可见。本课安排三课时，每课时四十五分钟。第一课时完成流程解码与核心反应，第二课时完成条件控制与分离提纯，第三课时完成定量计算、综合迁移与评价修正。若学校采用连续课时，可将三课时整合为一次综合实践，但必须保留独立梳理与学生互评环节。六、教学任务情境某化工企业以钛铁矿为原料生产金红石型二氧化钛。钛铁矿可近似看作FeTiO₃，其中含有少量Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质。生产主线为：原料粉碎后加入浓硫酸进行酸解，随后浸取、沉降和过滤；滤液中加入适量铁屑，再经冷却结晶除去FeSO₄·7H₂O；剩余母液经控制水解得到H₂TiO₃沉淀，洗涤、焙烧后得到TiO₂产品。局部流程可表示为：FeTiO₃→酸解浸取→TiOSO₄、FeSO₄体系→除铁结晶→水解→H₂TiO₃→焙烧→TiO₂酸解的主要反应可表示为：FeTiO₃＋2H₂SO₄→TiOSO₄＋FeSO₄＋2H₂O加入铁屑的核心作用是：2Fe³⁺＋Fe→3Fe²⁺后续水解与焙烧过程可简化为：TiOSO₄＋2H₂O⇌H₂TiO₃↓＋H₂SO₄H₂TiO₃→TiO₂＋H₂O↑教师向学生说明，真实流程中还涉及沉渣处理、水解酸度控制、晶型调控、母液回收和尾气净化。本课研究的对象是经过教学化简的工程流程，但其中的化学原理、物料关系和条件选择保持真实逻辑。这样的说明能够避免学生把简化模型误认为完整工业方案，也保护情境的严谨性。七、第一课时的教学过程（一）诊断唤醒课堂开始，教师呈现不附带任何设问的流程图，要求学生在五分钟内完成三件事：圈出能确认的物质，在无法判断的环节旁标注问号，用箭头标明目标元素Ti的迁移路径。学生此时不能查阅资料，也不能交流。独立标注的意义在于让每名学生的直觉和方法暴露出来，为后续针对性教学提供依据。教师巡视时重点记录三类表现：是否能够从“FeTiO₃、TiO₂”确认主线元素；是否在“加入铁屑”处意识到Fe元素存在价态调控；是否把“冷却结晶”误当作化学反应而非分离操作。巡视结束后选取具有代表性的三名学生投屏标注结果，不评价优劣，只由各小组指出“哪些判断已经可靠，哪些判断还需要流程外信息”。在这一环节，教师引导学生形成共识：流程题中的箭头不是答案本身，节点中的物质也未必全部显式给出。真正可靠的判断通常来自三处证据的交汇处，即流程前后的物质名称、题干提供的性质信息和基本守恒关系。（二）建立主线学生以四人小组为单位，用不同颜色笔画出三条线：Ti元素走向、Fe元素走向、可能进入废物流的杂质走向。小组需要给每一条线命名。例如，Ti线可以命名为“目标产品主线”，Fe线可以命名为“还原调节线”，SiO₂等难溶杂质可能进入“浸渣排放线”。教师提供的资料卡说明，SiO₂在硫酸酸解条件下通常难以转化为可溶性硫酸盐，MgO和Al₂O₃可能形成可溶性硫酸盐。学生据此思考：为什么流程图中不能只关注FeTiO₃？为什么主线中的FeSO₄既是需要分离的物质，又不是传统意义上的“无用杂质”？讨论中，学生逐步认识到原料并不是单一物质，工业流程的反应也并非人人都指向目标产品。目标元素的保留、伴生元素的分离、杂质元素的截留同时发生。教师据此板书第一组方法：先定目标元素，再追关键元素，最后处置杂质元素。为了防止学生机械套用，教师追问：“如果把Fe元素一概看作杂质，是否会忽略它在还原和副产物利用中的价值？”学生结合加入铁屑、生成绿矾等节点提出，Fe既是原料伴随元素，也是价格可继续转化的物质，还是流程中调节价态的关键元素。这一认识让学生摆脱“原料＝反应物、副产物＝废物”的平面理解。（三）证据书写小组尝试写出酸解、还原、水解和焙烧四个关键过程的反应关系。教师强调，本题中的方程式不要求把所有次要成分纳入，但所写物质必须与流程证据一致，配平必须接受原子守恒和电荷守恒双重检验。对于酸解环节，部分学生写成：FeTiO₃＋H₂SO₄→FeSO₄＋TiO₂＋H₂O教师不直接宣布错误，而是追问：“流程后续为什么还存在TiOSO₄？如果此时已经生成TiO₂，还需要经过水解与焙烧吗？”学生根据流程节点修正原有认识，明确“先形成可溶性氧硫酸盐，再通过水解转化为水合氧化物沉淀”的整体策略。对于铁屑加入过程，有学生认为铁屑是为了置换Ti。教师提示比较Fe³⁺、Fe²⁺在后继结晶中的行为，并让学生检查题干中是否提供Ti发生置换的证据。学生逐步引用反应：2Fe³⁺＋Fe→3Fe²⁺教师进而引导学生说明该操作的双重意义：把Fe³⁺还原为Fe²⁺，降低Fe³⁺混入后续产品或被氧化形成难处理杂质的风险；加入铁不会引入大量新的阳离子杂质，符合工业生产中“选择试剂不增加后处理负担”的原则。学生由此理解，试剂选择不能只看“能否反应”，还要看反应后会不会制造新麻烦。（四）流程节点归类教师发放节点归类表，要求将流程各环节归入“化学转化”或“物性分离”。粉碎、过滤、冷却结晶、洗涤归入分离预处理；酸解、还原、水解、焙烧归入化学转化。学生进一步讨论：水解过程虽然实现了物质组成变化，它也承担了从溶液中富集Ti的功能，因此兼具化学转化和分离富集意义。课堂结束时，每名学生用一句完整的话解释硫酸法的整体生产策略。教师提出表达标准：必须出现“溶”“转”“析”“烧”四个阶段，但不必机械排列。一份达标表述为：“钛铁矿经硫酸酸解，使Fe和Ti分别以可溶性硫酸盐、氧硫酸盐的形式进入液相；通过调控Fe的价态并结晶除去FeSO₄·7H₂O，再将Ti相关物质水解为水合二氧化钛沉淀，最终经焙烧转变为目标产品。”这类表述的价值在于，它把流程图转化为具有因果关系的生产故事，而不是停留在节点名称的复述。八、第二课时的教学过程（一）从“会写”走向“会挑”教师回顾前一课时形成的流程认识，随即提出一个生产决策问题：粉碎钛铁矿时，是否越细越好？学生先独立写出结论与两条理由，再进行同桌交换。可能出现的结论分为三类：越细越好，因为反应面积大；适度粉碎，因为磨矿能耗和设备处理压力上升；控制粒度范围，因为过细可能造成浸取液固分离困难。教师让学生围绕“反应速率、浸取率、过滤阻力、生产成本”四个关键词组织最终答案，得到更完整的工业表述：适当粉碎可以增大固液接触面积，加快酸解速率、提高浸取率；原料过细可能增加磨矿成本，并造成矿浆黏度增大、过滤速率下降，因此需要在化学反应效率与后处理成本之间取得平衡。这一问题的设置有意打破“有利因素越多越好”的单线思维。工业条件选择追求整体最优，不是让某一因素孤立地达到极限。（二）酸解条件论证教师提供资料：酸解使用浓度较高的硫酸，反应伴随明显放热，体系中需控制物料配比和反应强度。学生分为“速率派”“平衡派”“安全派”和“成本派”，每组只从规定角度提出支持或限制措施，最后合并形成条件方案。速率角度认为，较高酸浓度和适当升温可以增大反应物有效接触，加快酸解。平衡角度强调，该环节不应简单用常规气体平衡判断，关键在于提高钛铁矿中Fe、Ti向可溶物转化的程度，同时避免局部过浓造成结块。安全角度关注浓硫酸遇水放热和设备腐蚀，提出投料顺序、搅拌和冷却控制的重要性。成本角度指出，酸量不足会浸出不完全，酸量过大则增加后续中和、稀释和废酸处理负担。全班整合后形成表达框架：条件控制答案至少包含“促进目标”与“控制代价”两个层次。以温度为维度，不能只说“升高温度加快反应”，还要说明温度过高可能带来的挥发、分解、水解或能耗问题。以浓度为维度，不能只说“增大浓度”，还要考虑离子强度、黏度、分离和母液处理。教师用这一框架训练学生回答：“为什么不能在酸解后直接长时间强热浓缩？”学生应指出，持续强热可能导致TiOSO₄提前水解，生成沉淀并夹带Fe²⁺等杂质，也会增加能耗和设备负担；必要时可通过减压浓缩等方式降低温度。是否回答“减压浓缩”不作为唯一标准，能够识别提前水解与能耗风险即可达到核心要求。（三）还原与结晶方案设计教师给出问题：加入铁屑时，如何控制用量？若加入过少、过量或加入速度过快，可能产生哪些影响？小组根据Fe³⁺还原反应和固体反应物特点讨论。学生归纳：加入不足时，Fe³⁺不能被充分还原，后续Ti产品可能被铁杂质污染；加入过量会残留铁屑，可在过滤时除去，但增强过滤负担并浪费原料；加入速度过快可能因反应放热或局部反应剧烈影响操作稳定。教师补充说明，工业生产往往结合氧化还原电位或取样分析判断终点，不能简单依靠“稍过量”这一句话。课堂表述仍以高中知识为主，要求说清“保证Fe³⁺尽可能转化为Fe²⁺，并避免引入难以除去的新杂质”。围绕冷却结晶，教师展示FeSO₄溶解度随温度上升的示意信息，但不提供缠杂数据。学生需从物质性质出发说明采用冷却结晶的逻辑：FeSO₄溶解度随温度变化较明显，降低温度可促使其以FeSO₄·7H₂O晶体析出；Ti相关物质仍保留在液相中，从而实现铁钛分离。教师追问“能否直接蒸发到完全干燥”，学生指出这样会破坏液相分离条件，增加各类可溶性盐共同析出的可能，也难以保留后续水解体系。结晶后得到的绿矾晶体并非随意丢弃。学生讨论其可能用途，包括制备铁盐、净水剂或其他化工原料。教师引导学生认识：循环与副产利用不仅改善环境表现，也改变企业的成本结构。（四）水解条件的完整表达水解是硫酸法钛白生产的关键控制点。已知水解反应具有可逆特征，生成的H₂SO₄会抑制水解：TiOSO₄＋2H₂O⇌H₂TiO₃↓＋H₂SO₄教师要求学生从平衡移动角度提出促进水解的措施。学生自然提出稀释体系、适当加热、除去或降低体系硫酸浓度等方向。教师再要求从工业操作角度补充风险：过度稀释会使母液体积增大、废酸处理量上升；过高温度可能带来能耗和设备问题；水解条件还会影响粒子形貌、洗涤难度和最终钛白品质。一部分学生常把“加水”直接写为促进水解，却不说明为何酸度变化会影响平衡。教师引导学生用浓度商思想理解：加入水使离子浓度下降，并使平衡向生成沉淀方向移动；同时水参与反应，体系条件改变不能只看式中的物质个数。这里的重点不是进行复杂计算，而是形成“改变条件必须能映射到反应原理”的表达习惯。（五）洗涤与焙烧的精细分析H₂TiO₃沉淀经洗涤是为了除去表面吸附的SO₄²⁻、Fe²⁺等可溶性杂质。教师提出检验思路：如何确认沉淀已经洗涤干净？学生可以从特征离子检验入手，但不能只写“取最后一次洗涤液，加入BaCl₂溶液，无沉淀产生”而不说明干扰。若Fe²⁺已被尽可能除去，重点检测SO₄²⁻；取样前应静置或过滤，避免固体颗粒影响判断；加入试剂后观察现象，没有白色沉淀可支持基本洗净。教师强调，“最后一次洗涤液”是高考表达中的关键词，因为它降低了沉淀中杂质持续渗出的影响。答题必须形成“取样—加试剂—看现象—得结论”的证据链。焙烧的目的包括脱去结晶水、促使物质分解与晶型转化。高温条件下并非仅仅把固体“弄干燥”，而是要获得指定晶型和粒度特征的TiO₂。若焙烧温度不足，产品可能含有较多未分解成分；温度过高又可能造成晶粒过度长大、能耗增加或性能变化。该问题的设置再次指向条件选择的双向分析。（六）互评提升各组抽取一个控制条件，用两分钟完成“操作—直接作用—深层原因—可能代价”四栏式解释。小组交换后以评价量表检查答案：是否使用了流程证据，是否区分了目的与作用，是否避免绝对化表述，是否说明条件限制的边界。教师选取一份只有一句话的答案进行专业化修改。例如，将“加水促进水解”修改为：“通过适当稀释降低体系酸度与相关离子浓度，使水解平衡向生成H₂TiO₃沉淀的方向移动，同时便于Ti从母液中富集；加水量需受到产品回收率与废酸处理负荷的共同约束。”学生通过比较，直观感受高水平表达并非辞藻堆积，而是逻辑层次和证据意识更完整。九、第三课时的教学过程（一）定量模型建立教师从生产数据切入：某批钛铁矿可视为含FeTiO₃质量分数为80.0%，其余主要成分在该知识框架下不计入Ti。取100.0kg原料，假设Ti在酸解、结晶分离、水解和焙烧中的总转化率为95.0%，忽略其他损耗。请计算理论上可得到TiO₂的质量。学生先独立确定守恒对象，再进行板演。明确以Ti元素为主线：FeTiO₃中Ti的质量分数＝47.87÷151.72TiO₂中Ti的质量分数＝47.87÷79.87由Ti守恒可得：FeTiO₃质量×〔47.87÷151.72〕＝TiO₂理论质量×〔47.87÷79.87〕因此，每100.0kg原料中纯FeTiO₃质量为80.0kg，最终产品为：80.0kg×〔79.87÷151.72〕×95.0%≈40.0kg教师要求学生在结果后说明近似条件，例如“不考虑非Ti组分进入产品，不考虑母液微量损失”。学生不能只提交数字，必须呈现每一步的物理或化学意义。定量题的价值不在于运算复杂，而在于从物质转化中抓住不变量。对于基础较弱学生，教师提供阶梯任务：先计算100.0kg原料中FeTiO₃质量，再求其中Ti质量，再由Ti守恒换算TiO₂质量，最后乘以转化率。对于能力较强学生，追加问题：若实际得到38.2kgTiO₂，计算总产率并分析可能损失环节。学生可从浸取不完全、结晶夹带、水解不完全、过滤洗涤损失或焙烧前后称量误差等角度作答。（二）母液循环的物料思维教师呈现水解母液中仍含硫酸及部分Fe²⁺的信息，提出开放问题：是否应全部排放？学生普遍认为不能，但理由要分层论证。全部排放会造成酸资源浪费和含硫酸根、铁离子的废水负荷；回收浓缩后可部分返回酸解或浸取，但杂质可能在循环中累积，因此必须设置分流、净化或定期排放环节。这一问题让学生认识到，“循环利用”不是终点判断，而是需要在物料浓度、杂质累积、产品质量和处理成本之间作出的动态决策。教师引导学生用一句规范答案概括：将水解母液经适当浓缩、净化后部分回用于酸解，可提高酸和Ti相关组分的利用率，同时应控制Fe及其他杂质的循环累积，必要时设置分流排出和净化单元。进一步讨论绿矾利用时，学生提出制成净水剂、铁肥或其他铁盐。教师强调，判断其是否具有利用价值，要看产品纯度、市场需求和污染迁移风险，不能把“副产物”天然等同于“环保”。在课堂层面，学生能够体现资源意识并说明限制条件即可。（三）陌生流程迁移测评完成核心教学后，教师给出与钛矿不同、结构相近的迁移材料：某含Co、Fe的矿石经焙烧、酸浸得到含Co²⁺和Fe³⁺的溶液，调节氧化还原条件后依次除去Fe，再将Co转化为CoC₂O₄沉淀，经焙烧制备Co₃O₄。学生限时十二分钟完成四项任务：画出Co主线；说出酸浸条件变化依据；判断除铁试剂为何不能随意选择碳酸盐；建立Co守恒关系式。教师不以答案数量评价，而看学生能否主动使用本课模型。达标回答应体现以下逻辑：追踪Co元素；通过氧化还原或pH调控使Fe形成不与Co同步分离的沉淀；选择试剂时避免引入大量难以除去的新离子；从Co守恒完成理论产量计算。若学生直接套用“加入过量NaOH”，教师追问其可能同时使Co²⁺沉淀为何不能达到分离目的，促使其认识条件分步控制的重要性。迁移测评暴露出的最大问题通常是“条件答案相似，但结构证据缺失”。教师回到本节模型，提醒学生：相似流程不是答案模板，只有原料结构、价态变化和溶解性差异才决定如何选择操作。（四）课堂达成评价课堂结束前，每名学生在学习单上完成自我诊断，用“已掌握、需巩固、仍困惑”标识五项能力：流程主线辨识、反应方程式证据书写、操作目的双向解释、结晶与洗涤逻辑判断、守恒法计算。教师根据学生标记调整课后作业难度。随后进行小组“证据陈述”活动。每组选择一道未完成完整的课堂任务，用一分半钟补充最有价值的一条证据。例如，有人在结晶任务中补充“铁盐析出后Ti仍在液相是铁钛分离的必要条件”；有人在洗涤任务中补充“检验洗涤液所用试剂必须对目标杂质具有特征性”。这些补充让课堂评价从“判定对错”转向“提升证据质量”。十、典型问题与矫正策略对流程中“加入A的目的是什么”一类问题，建立三层回答结构：先写A直接参与的化学反应，再写该反应对流程节点造成的结果，最后写出对目标产品或环境的意义。例如，加入铁屑不能只答“作还原剂”，应说明它将Fe³⁺还原为Fe²⁺，利于后续以FeSO₄·7H₂O形式分离，并降低铁杂质进入TiO₂产品的风险。对“滤液中离子成分判断”一类问题，要求学生先列出流程中引入的全部离子，再依据沉淀、氧化还原、结晶和配料量逐项排除。不得凭印象写“少量”“大量”。若题目没有提供完全反应信息，应保留“可能含有未反应物”的意识，并结合后续步骤判断是否需要简化。对“结晶方法选择”一类问题，提醒学生使用溶解度曲线、稳定性和母液体系三重证据。目标盐溶解度受温度影响明显且不易分解，多采用蒸发浓缩、冷却结晶；热稳定性差则可考虑减压浓缩；需要从混合盐中定向析出时，还要考虑各组分相对溶解度和浓度条件。对“产物洗涤”一类问题，要求学生区分“除去可溶性杂质的洗涤”和“改变表面性质的表面处理”。普通洗涤答案必须给出被洗去对象，而不是笼统说“提高纯度”。若洗涤液具有挥发性且能带走水分，也可能兼有利于干燥，但必须依托题目性质证据说明。对定量计算问题，要求学生画出元素守恒链，少用盲目比例套用。遇到多步转化率时，用总转化率或分步乘积均可，但必须说明基准质量。涉及过量判断时，先比较可反应物质理论消耗关系，再进行守恒或差量计算。十一、作业设计必做任务为流程复盘。学生重新绘制硫酸法钛白生产认知图，图中必须包含FeTiO₃、TiOSO₄、FeSO₄·7H₂O、H₂TiO₃、TiO₂五个核心节点，并在每个操作旁写出一条性质依据。作业不只检查流程顺序，更检查“操作—性质—目的”的关联。提升任务为条件对比。学生比较两个方案：方案甲在酸解后充分浓缩，再低温结晶；方案乙适当稀释后直接冷却。要求从结晶效率、杂质共析、母液处理和设备能耗四个角度评价，不少于三百五十字。教师批改时重点关注是否有明确证据链，不追求唯一方案。拓展任务为资源调查。学生查阅本地区钛白粉、净水剂或含硫酸盐产品的一种生产应用，写一段不超过三百字的职业认识说明，内容包括一项化学技术、一项环境风险和一项质量控制指标。该任务帮助学生理解化学工业并非抽象图形，而是由反应工程、分析检测和环境管理共同支撑的系统。分层巩固纳入三道应用题。基础题围绕Fe元素守恒和铁屑作用；中档题围绕FeSO₄·7H₂O析晶条件与水解平衡；挑战题要求根据混合氧化物原料设计粗流程，并说明两处不可避免的物料损失。学生根据课堂自我诊断结果选择两题完成，避免全部学生做同一难度造成低效。十二、板书设计板书第一区域呈现情境主线：FeTiO₃→酸解→TiOSO₄、FeSO₄→还原→冷却结晶除FeSO₄·7H₂O→水解→H₂TiO₃→焙烧→TiO₂板书第二区域保留四个关键反应，便于学生在后续条件讨论中随时回查；方程式下方注明守恒关系与价态变化。教师不得为追求板书整齐而提前把全部内容写好，应随学生讨论逐步呈现。板书第三区域记录六维模型：看原料：明确成分与目标元素找主线：追踪目标物质去向断反应：以价态、离子和守恒定反应明条件：同时考虑促进因素与限制因素择分离：以性质差异匹配操作方法促循环：兼顾资源利用与杂质累积区域边缘设置“表达层级”栏，横向排列“现象、反应、过程、目的、代价”五个关键词，让学生在回答开放问题时逐层校验。十三、评价设计过程评价采用课堂观察、学习任务单和小组展示三类证据。课堂观察记录学生是否主动标注、能否提出基于性质的问题、是否愿意修正原有答案；任务单评价对流程主线、反应依据和条件解释的完整度进行等级划分；小组展示强调论证质量，不以声音大小或表达速度代替学术表现。结果评价关注三个层次。基础层要求准确判断物质转化和操作名称；发展层要求用性质差异解释流程选择；创新层要求能够提出条件限制、循环方案或替代路径，并说明潜在代价。三项评价均允许学生适度使用课堂资料，重点考查如何组织证据，而非机械记忆。教师在同桌互评与小组互评中给出明确指令：只针对句子中的证据提出建议，不对同伴作笼统评价。可使用的反馈句式包括“这里缺少性质依据”“该结论还没有排除替代解释”“这个条件只说明了有利面”。通过限定评价