高考化學(xué)工藝流程題的解題思路與方法分析

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(湖南省懷化市湖天中學(xué) 418000)

一、工藝流程題的組成與特征

1.工藝流程題的組成

工藝流程題顧名思義就是利用框圖的形式將化學(xué)生產(chǎn)中的主要過程表現(xiàn)出來，再結(jié)合題中所給信息進行解答.通常來講工藝流程題主要由三個部分組成.首先是題頭，這一部分主要是簡述題中工藝生產(chǎn)所用原料以及生產(chǎn)目的.其次是提干部分，在這一部分中主要是將化學(xué)生產(chǎn)中的主要工藝流程以框圖的形式表現(xiàn)出來.最后是題尾的部分，這一部分是按照整個工藝流程中所涵蓋的知識點進行一系列按照難易程度進行提問.

2.工藝流程題的特征

工藝流程題的特征主要有三個.第一是所有化學(xué)試題均來自于真實的生產(chǎn)流程，讓學(xué)生能夠充分的將理論與實際聯(lián)系起來，在真實的情景下解決問題，真正的學(xué)以致用.第二是工藝流程題涵蓋的知識點非常全面，不僅能夠考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況還能考察學(xué)生處理不同問題的應(yīng)變和推理能力.第三是試題的題型隱形且試題信息量多，不僅考察學(xué)生的解題能力也變相考察了學(xué)生對于信息的處理能力.

二、化學(xué)工藝流程題的題型分類

當(dāng)化學(xué)工藝流程題以自然資源為主時，工藝流程可分為四種主要類型：第一種是以空氣為原料的題目，例如氨的合成或者硝酸的合成過程.第二種是以水資源為主要原料的工藝流程題，例如海水制鹽、海水的提溴等.第三種是以礦石為主要原料例如工業(yè)上合成硫酸以及鋼鐵的冶煉等.第四種是以礦石資源為原料的工藝流程，例如有機合成等.當(dāng)工藝流程題按生產(chǎn)的過程出題可分成化學(xué)除雜提純工藝，例如硅的提純.或者是電解工藝以及能源的綜合利用等多種形式.

三、化學(xué)工藝流程分析過程

工藝流程題目的旨在考察學(xué)生處理綜合問題的能力.因此在解題過程中應(yīng)按照以下步驟.首先瀏覽整個題目，提煉此過程的生產(chǎn)目的.其次分析流程圖，例如頭尾分析法、交叉分析法等，最后找出題目中的隱含信息，答題時審清題意，避免答非所問.

四、工藝流程題的解題思路

1.頭尾分析法

對于可以用簡單的箭頭和字母能表示出來的線型流程題，第一步應(yīng)該分析出流程中的原料以及產(chǎn)品，并發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品和原材料之間的轉(zhuǎn)化步驟.其次應(yīng)該了解在生產(chǎn)過程中發(fā)生化學(xué)變化的原理和基本的化學(xué)工藝，例如過濾、提純等.最后應(yīng)該根據(jù)題干中的問題進行逐一的解答.

2.化整為零法

有些化學(xué)工藝流程中一種原材料能夠發(fā)生多種反應(yīng)并產(chǎn)生多種產(chǎn)物，對于這類化學(xué)流程圖可以將其按照產(chǎn)物的不同分成多個小流程圖，這樣更容易解題.

3.交叉分析法

化學(xué)工藝流程題中有一定難度的題型就是原材料的種類較多，首先要合成一種產(chǎn)物，再使其與其他原材料發(fā)生反應(yīng)，最后才能得到需要的產(chǎn)物.此時應(yīng)該將流程圖劃分出不同的生產(chǎn)流程，相互交叉分析.

4.瞻前顧后法

隨著化學(xué)題型的改變，出題人員在命題時經(jīng)常要考慮環(huán)保的問題，因此為了更好的利用資源保護環(huán)境，在將原材料最大程度上轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)物的同時對于其中的副產(chǎn)物原料轉(zhuǎn)化為原料.在解決此類流程問題時，瞻前是充分考慮原料向產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，而顧后則是應(yīng)充分考慮副產(chǎn)物的處理以及再生問題.

五、例題分析

題目：鈦酸鋰和磷酸亞鐵鋰是鋰電池電極材料，這兩種物質(zhì)主要來自于鈦鐵礦，鈦鐵礦的主要成分為鈦酸亞鐵，其中含有雜質(zhì)氧化錳和二氧化硅，其工藝流程圖如下圖所示：

在此道題目中共包含6個問題：

(1)在酸浸這一試驗過程中，鐵的浸出率結(jié)果在下方顯示，由圖可知，當(dāng)鐵浸出率在70%時，所用的試驗的條件是.

(2)在經(jīng)過酸浸這一步驟后，鈦元素此時以氯氧化鈦的形式存在，根據(jù)產(chǎn)物寫出對應(yīng)反映的離子方程式.

(3)根據(jù)工藝流程圖可知，酸浸水解并過濾后的沉淀與雙氧水和氨水經(jīng)過40 min的反應(yīng)后其溫度與物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖顯示，請分析出在40℃條件下，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率最高的原因.

溫度/℃3035404550TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率/%9295979388

(4)Li2Ti5O15中鈦元素的化合價為+4價，其中過氧鍵的數(shù)量是多少.

(5)如果濾液二中的鎂離子的濃度0.02 mol/L，添加雙氧水和磷酸后，讓三價鐵恰好完全沉淀，此時溶液中的三價鐵離子濃度為0.00001 mol/L，請列式計算說明是否產(chǎn)生Mg3(PO4)2沉淀.

(6)請寫出高溫煅燒2過程中制備磷酸亞鐵鋰的化學(xué)方程式.

分析(1)此題在整個問題中難度系數(shù)較低，屬于簡單題型，分析圖表可知當(dāng)酸浸的浸出率在70%時，其反應(yīng)條件應(yīng)為100° 2h、90° 5h.

(2)此題考查學(xué)生對于離子方程式的書寫能力，學(xué)生應(yīng)掌握鈦酸鐵與氫離子和氯離子反應(yīng)生成二價鐵離子以及氯氧化鈦和水.

(3)此題難度中等，要求學(xué)生能夠根據(jù)圖表結(jié)合自己掌握的化學(xué)試劑基本信息進行分析，具有一定的綜合性.溫度在很大程度上能夠能影響化學(xué)反應(yīng)的速率，但是在溫度過高時雙氧水容易分解，氨水容易揮發(fā).在溫度低于40°時，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化速率隨著溫度的提高而逐漸增加.一旦溫度超過40℃，雙氧水分解氨水揮發(fā)最終造成反應(yīng)的轉(zhuǎn)化速率降低.

(4)此題屬于計算題，根據(jù)產(chǎn)物的化合價計算出氧元素的化合價，記住化合價的代數(shù)和為零，再列出相應(yīng)的方程，即可知道過氧鍵數(shù)量為4.

(5)此題考查學(xué)生的計算能力，按照公式進行計算即可得出結(jié)果，不過此題要求學(xué)生計算的準(zhǔn)確率.

(6)此題考查學(xué)生方程式計算能力，具有一定的綜合性.高溫煅燒化學(xué)方程式書寫應(yīng)注意電子與原子守恒原則.