賞析三例化學(xué)競(jìng)賽工業(yè)生產(chǎn)類試題

羅文俠

【摘 要】賞析2013年全國(guó)初中化學(xué)競(jìng)賽部分工業(yè)生產(chǎn)類試題，歸納和總結(jié)解題方法。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)競(jìng)賽；工業(yè)生產(chǎn)類試題；解題方法

例1、（2013，21題）Fenton發(fā)常用于處理含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水。其原理是利用Fe2﹢和H2O2的反應(yīng)產(chǎn)生能降解污染物的活性成分?，F(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)物污染物p-CP，探究有關(guān)因素對(duì)降解反應(yīng)速率的影響。

實(shí)驗(yàn)探究：控制p-CP的初始濃度相同，實(shí)驗(yàn)溫度恒定在25℃或40℃（其余實(shí)驗(yàn)條件見(jiàn)下表），設(shè)計(jì)如下對(duì)比試驗(yàn)。

（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)表（表中不要留空格）。

（2）實(shí)驗(yàn)①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率 。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溫度過(guò)高時(shí)，降解反應(yīng)較難發(fā)生。請(qǐng)從Fenton法所用試劑H2O2的角度分析原因： 。

（3）實(shí)驗(yàn)③得出的結(jié)論是：pH等于10時(shí)， 。

（4）為測(cè)定不同的時(shí)間內(nèi)有機(jī)物降解的濃度，需在不同時(shí)間從反應(yīng)器中取樣，并使所取樣品中的降解反應(yīng)立即停下來(lái)。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應(yīng)的方法： 。

解析：該題以Fenton法處理有機(jī)廢水的工業(yè)原理為命題情境，運(yùn)用科學(xué)探究中常用的控制變量法對(duì)影響有機(jī)廢水降解反應(yīng)速率的因素進(jìn)行了探究?？刂谱兞糠ǖ倪\(yùn)用和題目以表格及圖像的呈現(xiàn)信息方式，給解題帶來(lái)了一定的困難。解題的關(guān)鍵在于不但理解控制變量法的內(nèi)涵，而且能有效的從表格、圖像中獲取有用信息，并對(duì)信息進(jìn)行合理的加工處理，得出結(jié)論。不難看出，該實(shí)驗(yàn)是探究溫度、PH這兩個(gè)因素對(duì)有機(jī)廢水的降解反應(yīng)速率影響情況。實(shí)驗(yàn)①②結(jié)合是探究變量溫度（應(yīng)控制溶液pH、H2O2濃度、Fe2+ 濃度不變），實(shí)驗(yàn)①③結(jié)合是探究變量pH（應(yīng)控制溫度、H2O2濃度、Fe2+ 濃度不變）。分析到此，表中內(nèi)容填寫便十分明朗了。（2）中從p-CP的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像可知，溫度升高，降解反應(yīng)速率會(huì)增加，但溫度過(guò)高時(shí)，由于H2O2熱穩(wěn)定性差，會(huì)分解，影響其與Fe2﹢的反應(yīng)，進(jìn)一步影響到有機(jī)廢水的降解反應(yīng)速率。（3）中分析圖像可知，當(dāng)pH=10時(shí)，降解反應(yīng)趨于停止。（4）中問(wèn)題具有一定的創(chuàng)新性和開(kāi)放性，乍一看，好像無(wú)從下手，但是，在（2）（3）基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，不難發(fā)現(xiàn)要使反應(yīng)迅速停止的方法。

（1）增加過(guò)氧化氫在高溫時(shí)會(huì)分解。

（2）降解反應(yīng)趨于停止。

（3）驟冷或?qū)悠芳尤氲揭欢康臍溲趸c溶液中，讓PH=10。

例2（2013，22題）工業(yè)上利用太陽(yáng)能進(jìn)行海水曬鹽。

（1）海水從密度為1.21 g·mL-1濃縮到1.22 g·mL-1時(shí)發(fā)生的變化是 。

A、各種鹽的溶解度增大；B、海水中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變；C、析出粗鹽中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大；D、海水中Br-的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變

（2）海水在濃縮過(guò)程中，最先析出的鹽是 。實(shí)際曬鹽生產(chǎn)中，海水的密度一般控制在1.21 g·mL-1～1.26 g·mL-1范圍內(nèi)。由上表可知，所得粗鹽中含有的雜質(zhì)離子有 。

（3）下圖能較正確的反映濃縮過(guò)程中海水中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A﹪）與海水密度（d∕g·mL-1）的關(guān)系的是 （填標(biāo)號(hào)）。

A B

C D

解析：此題以工業(yè)上海水曬鹽的原理為命題情境，以表格承載信息，設(shè)計(jì)了一系列難度分明、思維層次遞進(jìn)的問(wèn)題。能否準(zhǔn)確定位并捕捉表格所提供的關(guān)鍵信息，關(guān)系到解題的成敗。仔細(xì)分析表格，可得到如下信息：最先析出的鹽是CaSO4， 海水從密度為1.21 g·mL-1濃縮到1.22 g·mL-1時(shí)，NaCl不斷析出，NaBr不析出；海水密度在1.21 g·mL-1～1.26 g·mL-1范圍內(nèi)時(shí)，析出鹽除NaCl外，還有CaSO4、MgCl2、MgSO4、NaBr，再結(jié)合海水曬鹽的原理，（1）（2）的答案便躍然紙上了。經(jīng)過(guò)筆者監(jiān)考發(fā)現(xiàn)，難點(diǎn)主要在（3）上，解決此問(wèn)，要求考生不但能理解表格提供信息，而且要做到對(duì)課本知識(shí)的有效遷移，在海水蒸發(fā)濃縮過(guò)程中，海水經(jīng)歷了由不飽和溶液到飽和溶液的轉(zhuǎn)化，在未飽和之前，海水中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該不斷增大，當(dāng)溶液飽和以后，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)就基本不變了，聯(lián)系表格，溶液由不飽和轉(zhuǎn)化為飽和時(shí)，海水密度應(yīng)在1.21g·mL-1到1.22g·mL-1之間，B圖像較符合濃縮過(guò)程中海水中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A﹪）與海水密度（d∕g·mL-1）的關(guān)系。

答案：（1）C （2） CaSO4 Ca2+、Mg2+ 、SO42-、Br- （3）B

綜上所述，解答工業(yè)生產(chǎn)類試題時(shí)，一定要克服畏懼心理，認(rèn)真審題，仔細(xì)從生產(chǎn)原理、工藝流程中提煉有用信息，并對(duì)課本知識(shí)形成有效的遷移，再結(jié)合題設(shè)的問(wèn)題，逐一推敲解答。