淺談化學(xué)工藝流程試題的解題策略

高明威

[摘 要] 以近些年高考高頻點(diǎn)試題做背景，從多個(gè)不同角度闡述解決化學(xué)工藝流程試題的方法策略，以使學(xué)生能夠真正體會(huì)學(xué)以致用，化學(xué)與生活的密切關(guān)系。

[關(guān)鍵詞] 化學(xué)工藝流程；遷移能力；解題策略

以工業(yè)生產(chǎn)為載體的工藝流程是高考必考的熱點(diǎn)試題，將推理、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算以及書寫陌生化學(xué)反應(yīng)方程式融為一體，以流程圖的形式考查學(xué)生接受整合信息的能力，分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以及簡(jiǎn)單計(jì)算能力的試題，體現(xiàn)了高考試題命制的綜合性和創(chuàng)新性?；ち鞒痰拿}來(lái)源很廣，其核心問(wèn)題是“物質(zhì)的轉(zhuǎn)化”和“物質(zhì)的分離與提純”，然后與各個(gè)知識(shí)模塊相結(jié)合。

根據(jù)試題的考察要求和問(wèn)題角度呈現(xiàn)，應(yīng)加強(qiáng)如下解題策略。

一、正確獲取工業(yè)流程中的信息

例1、（2013·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ節(jié)選）氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治病。純化工業(yè)級(jí)氧化鋅（含有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等雜質(zhì)）的流程如下：

提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（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_(kāi)____________；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對(duì)除雜的影響是________________。

（2）反應(yīng)④形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是__________________。

通過(guò)閱讀流程圖、文字描述、表格信息以及在設(shè)問(wèn)中的提示性信息（在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2），明確制備或提純的物質(zhì)（ZnO）、制備過(guò)程中所需原料（H2SO4、Zn、Na2CO3）、需要除去的雜質(zhì)（含有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等雜質(zhì)）。

在做題過(guò)程中，有些學(xué)生不明確Mn（Ⅱ）能否被高錳酸鉀氧化，題中的信息只說(shuō)Ni（Ⅱ）不能被氧化，就在暗示Mn（Ⅱ）能被高錳酸鉀氧化而且生成MnO2。

二、加強(qiáng)平時(shí)訓(xùn)練，善于歸納總結(jié)

在教學(xué)中，教師要幫助學(xué)生熟記實(shí)驗(yàn)操作，如過(guò)濾、萃取與分液、蒸餾、結(jié)晶、重結(jié)晶、灼燒、沉淀的洗滌、干燥等。

例1中就考察了沉淀的洗滌。此類試題中對(duì)結(jié)晶的考察較多。

例2、（1）氧化鎂是白色粉末，無(wú)臭、無(wú)味，不溶于水和乙醇。將氧化鎂溶解在鹽酸中可以制得MgCl2溶液，過(guò)濾后，將所得溶液_______________，可以得到MgCl2·6H2O晶體。由于生成產(chǎn)物是帶有結(jié)晶水的晶體，為避免產(chǎn)物的分解從溶液中析出晶體的相關(guān)操作步驟為低溫蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶。

（2）已知四種鹽的溶解度隨溫度變化的曲線如圖所示：

向硫酸銨溶液中加入氯化鉀后得到無(wú)氯鉀肥的操作是_____________、_____________、洗滌、干燥等。根據(jù)物質(zhì)的溶解度與溫度的關(guān)系可知，應(yīng)該利用物質(zhì)的溶解度差異來(lái)生成無(wú)氯鉀肥。（NH4）2SO4+2KCl=K2SO4+2NH4Cl硫酸銨受溫度影響較弱，可以通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾（防止NH4Cl析出）的方法得到產(chǎn)物。在問(wèn)題的解決中應(yīng)注意濃縮結(jié)晶，趁熱過(guò)濾和蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶的分別。

三、熟練掌握高中相關(guān)的化工生產(chǎn)知識(shí)

例3、（2014·天津卷節(jié)選）元素單質(zhì)及其化合物有廣泛用途，請(qǐng)根據(jù)周期表中第三周期元素相關(guān)知識(shí)回答下列問(wèn)題：

已知：

工業(yè)制鎂時(shí)，電解MgCl2而不電解MgO的原因是___________；

制鋁時(shí)，電解Al2O3而不電解AlCl3的原因是________________。

我們需要對(duì)高中這些常見(jiàn)的化工工業(yè)進(jìn)行認(rèn)真的復(fù)習(xí)，包括氯堿工業(yè)、硅酸鹽工業(yè)、硫酸工業(yè)、硝酸工業(yè)、合成氨工業(yè)、金屬冶煉、海水中提取溴、碘、氯化鈉、鎂等。遇到類似的流程題，無(wú)論涉及哪些工業(yè)原理，解題都會(huì)很熟練。

四、明確化工生產(chǎn)中常見(jiàn)詞的含義

例4、（2014江蘇單科化學(xué)卷節(jié)選）煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實(shí)驗(yàn)室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制備堿式硫酸鋁[Al2（SO4）x（OH）6—2x]溶液，并用于煙氣脫硫研究。

（1）酸浸時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________；濾渣Ⅰ的主要成分為_(kāi)_________（填化學(xué)式）。

（2）加CaCO3調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2（SO4）3轉(zhuǎn)化為Al2（SO4）x（OH）6-2x。濾渣Ⅱ的主要成分為_(kāi)_________（填化學(xué)式）；若溶液的pH偏高，將會(huì)導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是____________________（用離子方程式表示）。

在試題中出現(xiàn)了酸浸、pH的調(diào)整等化工生產(chǎn)術(shù)語(yǔ)，在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)中要懂得每一術(shù)語(yǔ)的含義，會(huì)使得對(duì)問(wèn)題的理解、流程的分析清晰準(zhǔn)確。如：

1.灼燒：原料的預(yù)處理，使一些物質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易提取的物質(zhì)

2.酸浸：溶解、去氧化膜、調(diào)節(jié)溶液的pH

3.堿洗：去油污、溶解Al或SiO2、調(diào)節(jié)溶液的pH

4.氧化劑：氧化某物質(zhì)（主要是Fe2+）轉(zhuǎn)化易于除去的離子

5.控制溶液的pH：促進(jìn)某離子水解，使其沉淀，利于過(guò)濾分離

6.煮沸：促水解，聚沉后過(guò)濾分離、除去溶解在溶液中的氣體

五、牢記化工工藝中的綠色環(huán)保理念

例5、（2013福建卷節(jié)選）

②該法工藝原理如上。其過(guò)程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO3）與鹽酸反應(yīng)生成ClO2。

工藝中可以利用的單質(zhì)有__________（填化學(xué)式），發(fā)生器中生成ClO2的化學(xué)方程式為_(kāi)_________。

人類在利用自然的同時(shí)必須要保護(hù)自然，人類才能得以可持續(xù)進(jìn)步和發(fā)展。實(shí)施清潔生產(chǎn)即能滿足人們的物質(zhì)需求又可以合理使用自然資源，同時(shí)可以保護(hù)環(huán)境。此類問(wèn)題的設(shè)計(jì)遵循綠色化學(xué)理念，常常會(huì)涉及如下問(wèn)題：

1.環(huán)境污染問(wèn)題

2.節(jié)約原料（循環(huán)利用）

3.原子利用率100%

六、加強(qiáng)化學(xué)原理，解決化工生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題

例6、（節(jié)選）皮革工業(yè)污泥中含較多的Cr，工業(yè)采用以下工藝制得M[Cr（OH）（H2O）5SO4]。

已知：①工藝中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+。

酸浸時(shí)，為了提高浸取效率可采取的措施是____________________（任寫一條）。

主要考查學(xué)生運(yùn)用化學(xué)平衡原理、化學(xué)反應(yīng)與能量等知識(shí)。解答的時(shí)候要從題中獲取信息，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析制備產(chǎn)品的最佳條件，幫助解題。例如：如何提高浸出率（化學(xué)反應(yīng)速率問(wèn)題）、如何提高產(chǎn)量（化學(xué)平衡移動(dòng)問(wèn)題）等。

工藝流程題源于生產(chǎn)實(shí)際，以解決化學(xué)實(shí)際問(wèn)題為思路進(jìn)行設(shè)問(wèn)，使問(wèn)題情境真實(shí)，能培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用的學(xué)習(xí)觀，試題內(nèi)容豐富，涉及化學(xué)知識(shí)方方面面，要求學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握牢固，有應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決問(wèn)題的遷移能力，還應(yīng)該培養(yǎng)閱讀能力和對(duì)資料的收集處理能力。

（責(zé)任編輯：張華偉）