對化學(xué)工藝類題型解題思路的一些體會(huì)

潘云杰

【摘要】針對新課程標(biāo)準(zhǔn)下，化學(xué)提出用好教材、科學(xué)優(yōu)化課堂教學(xué).創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，滲透STS教育的要求。高考化學(xué)工藝類題正是該要求的具體體現(xiàn)，其勢必在未來高考題中比重必將增大，針對化學(xué)工藝類題型的輔導(dǎo)也將會(huì)非常重要。

【關(guān)鍵詞】高考 STS教學(xué) 解題思路 化學(xué)工藝題

【中圖分類號(hào)】G424 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1006-5962（2013）06（b）-0181-01

化學(xué)工藝題，早在20世紀(jì)末就多次出現(xiàn)在山東、上海、湖北等地的高考試題之中，但那時(shí)沒有給予這樣的專業(yè)稱呼。直到2007年新課程標(biāo)準(zhǔn)高考改革以來，全國各省的高考中頻繁出現(xiàn)類似題型時(shí)，才引起了我們教育工作者和高中學(xué)生的高度關(guān)注。該題型主要將現(xiàn)代化工生產(chǎn)過程或化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的主要環(huán)節(jié)以方框、箭頭和圖形的方式表達(dá)出來，并對環(huán)節(jié)中所涉及的中學(xué)化學(xué)知識(shí)巧妙提問，從而形成了現(xiàn)在讓學(xué)生感到畏懼的化學(xué)工藝試題。怎樣輔導(dǎo)學(xué)生，才能使學(xué)生很好的掌握這類題的解題方法正是一線教師非常關(guān)心的問題。

對于近幾年高考中出現(xiàn)的化學(xué)工藝題一般按生產(chǎn)原料可分為以下幾類：利用礦產(chǎn)資源生產(chǎn)的工藝流程題（工業(yè)制硫酸、冶鐵煉鋼等）、利用空氣資源生產(chǎn)的工藝流程題（如合成氨工藝流程題）、利用水資源生產(chǎn)的工藝流程題（如海水制鹽、氯堿工業(yè)、海水提溴碘、海水提鎂等）、利用化石燃料生產(chǎn)的工藝流程題（如有機(jī)合成工藝題）等等。

在學(xué)生做題時(shí)要準(zhǔn)確、順利完成工藝流程題的解答。首先學(xué)生必須要掌握物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)之間相互作用的基本知識(shí)，其次要掌握除雜分離提純物質(zhì)的基本技能，另外也要具備分析工藝生產(chǎn)流程的方法和能力。下面針對新課程高考改革后化學(xué)工藝類題型的解題思路作如下探討：

案例一：鹵代烴RX與金屬鈉作用，可增加碳鏈制取高級烴，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：RX+2Na+Rx→R-R+2NaX。其中x代表鹵素原子，R和R，為烴基，可以相同也可以不同。試以苯、乙炔、Br₂、HBr、金屬鈉、金屬鐵等為原料，通過三步反應(yīng)制取苯乙烯，寫出制取該苯乙烯過程中的涉及的化學(xué)方程式。

解題思路：對于該類型題，我們可以在草稿紙上先畫出工藝流程圖，這時(shí)我們不難看出這是一類線型流程工藝（從原料到產(chǎn)品的生產(chǎn)工序）試題。為此分析整個(gè)生產(chǎn)流程示意圖中的所使用的原料與產(chǎn)品，從中找到原料與產(chǎn)品之間的聯(lián)系，弄清楚整個(gè)生產(chǎn)流程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜分離提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。

具體分析如下：從題目中可知（1）原料為苯、乙炔、Br₂、HBr、金屬鈉、金屬鐵。目標(biāo)物質(zhì)為苯乙烯。（2）題中給定條件為利用鹵代烴RX與金屬鈉作用，可增加碳鏈制取高級烴，RX+2Na+Rx→R-R+2NaX。（3）在學(xué)生的已有學(xué)習(xí)了，苯、炔烴的性質(zhì)，比如乙炔的加成反應(yīng)，苯的取代反應(yīng)等。由此可得出答案。

當(dāng)然有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，事先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其它原材料生產(chǎn)所需的主要產(chǎn)品。以這種工藝生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)的工藝流程題時(shí)，我們?yōu)榱吮阌诜治稣莆丈a(chǎn)流程的原理、方便解題，通常將提供的工藝流程示意圖畫分成幾條生產(chǎn)流水線，進(jìn)行交叉分析。也有些題型考查用同樣的原材料生產(chǎn)多種（兩種或兩種以上）產(chǎn)品（包括副產(chǎn)品）的類型的化學(xué)工藝題，這時(shí)用截段分析更容易找到解題的切入點(diǎn)，便可很快得出最有效的解題思路，從而得到正確答案。

案例二：合成氨的流程示意圖如下：（如圖1）

回答下列問題：

（1）工業(yè)合成氨的原料是氮?dú)夂蜌錃?。氮?dú)馐菑目諝庵蟹蛛x出來的，通常使用的兩種分離方法是______，______，氫氣的來源是水和碳?xì)浠衔铮瑢懗龇謩e采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)方程式_____，_______。

（2）設(shè)備A中含有電加熱器，觸媒和熱交換器，設(shè)備A的名稱是_______，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為_______。

（3）設(shè)備B的名稱是_______，其中m和n是兩個(gè)通水口，入水口是

（填“m”或“n”）。不宜從相反方向通水的原因是_______。

（4）設(shè)備C的作用是_______。

（5）在原料氣制備過程中混有的CO對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過如下反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)：CO（g）+H₂O（g）←→CO₂（g）+H₂（g），已知1000K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.672，若要使CO的。轉(zhuǎn)化率超過90%，則起始物中c（H₂O）：c（CO）不低于________。

解題思路：這是2012年海南省的一道高考題，屬于一個(gè)典型的利用空氣資源進(jìn)行生產(chǎn)的工藝流程題（如合成氨工藝流程題）。在該化學(xué)工藝生產(chǎn)中，出現(xiàn)了循環(huán)壓縮機(jī)是為了充分利用原料，變廢為寶，設(shè)計(jì)的生產(chǎn)流水線除了主要考慮將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品外，同時(shí)還要考慮將生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為原料的循環(huán)生產(chǎn)工藝。在解答這類題分析工藝生產(chǎn)流程時(shí)，必須考慮原料轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品的同時(shí)也要充分考慮原料的充分利用和再生產(chǎn)問題。

具體分析過程如下：（1）利用空氣中氮?dú)獾姆悬c(diǎn)比氧氣的沸點(diǎn)低，先將空氣加壓降溫變成液態(tài)，然后再加熱，使氮?dú)馐紫葟囊簯B(tài)空氣中蒸發(fā)出來，留下的就是液態(tài)氧氣。故分離方法是液化和分餾。（2）合成氨的設(shè)備為合成塔。（3）冷凝分離氨氣的設(shè)備為冷卻塔，為了增強(qiáng)冷卻效果，冷卻水應(yīng)從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好。（4）設(shè)備C是分離器，能將液氨和未反應(yīng)的原料分離。（5）通過題中CO的轉(zhuǎn)化率求出CO、H₂O的起始濃度，再求出它們的比值。

同時(shí)化學(xué)工藝題也存在如下的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；

一是試題源于現(xiàn)代生產(chǎn)和中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。以解決化學(xué)面臨的實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)疑，使問題情境真實(shí)呈現(xiàn)于生產(chǎn)生活中，意在培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)分析和解決實(shí)際面臨的問題。

二是由于社會(huì)生產(chǎn)的多樣性，化學(xué)工藝試題內(nèi)容非常豐富，涉及的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)各個(gè)方面的內(nèi)容，既能考查學(xué)生化學(xué)雙基知識(shí)的掌握情況，也能考查學(xué)生應(yīng)用雙基知識(shí)解決化工生產(chǎn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)中相關(guān)問題的能力。

三是題型知識(shí)面較廣，呈現(xiàn)該類題型時(shí)往往學(xué)生的閱讀量都很大，文字、框圖與圖表并用，主要能考查學(xué)生的閱讀能力和處理所獲信息的能力等等。

自2004年山東等第一批實(shí)施高中新課程改革以來，化學(xué)新課程開始重點(diǎn)關(guān)注STS，STS教學(xué)理念在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中得到廣泛的認(rèn)同和推廣，STS教育已經(jīng)成為了高中化學(xué)課程教學(xué)的一個(gè)重要組成部分?；瘜W(xué)工藝類題型恰好充分的反映了新課程理念下的STS教學(xué)。因此化學(xué)工藝類題型在未來的高考中，尤其是各大院校的自主招生考試中必將會(huì)更多的展現(xiàn)在廣大考生面前。因而在高中化學(xué)教學(xué)中化學(xué)工藝類題型也將越來越重要，其解題思路有待我們教育工作者作更好的思考總結(jié)，解題方法有待學(xué)生有效的掌握。