用鬼谷子觀天下的方法解答高考化學大題

王俊

摘要：高考理綜卷上化學試題只有11道，卻要考查初、高中四年所學化學的基礎知識和基本技能，命題人只能聯(lián)系社會、生產(chǎn)、生活中的一些熱點，尋找一個“話題”，用一個軸線把考試大綱中要考查的能力給穿起來。針對這一特點，我們采用居高臨下的做法——鬼谷子“觀天下”的辦法來解決。

關鍵詞：命題專家；一題多點；鬼谷子；觀天下；軸線；流程圖；化學能力；居高臨下

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2018）02-0117

高考理綜試卷中化學科占100分，其中7道選擇題和4道大題（選做題按一道計）共計11道題，就要考察初中一年高中三年學生必備的化學技能，怎么辦？命題專家只能一題多點，巧妙的安排進行綜合考察。理綜化學大題，命題人一般是這樣設計的（揭秘命題人的命題思路）：聯(lián)系社會、生產(chǎn)、生活中的一些熱點，尋找一個話題，用一個軸線把考試大綱中要考查的能力（1. 接受、吸收、整合化學信息的能力；2. 分析和解決化學問題的能力；3. 化學實驗與探究的能力。）給穿起來。當然，這條軸線就是本題的目的。然而，大部分考生卻被表面現(xiàn)象所迷惑，讀不懂題，或者非要把題中的每一個細節(jié)都弄清，結(jié)果被題中的干擾信息引入歧途。面對這樣的所謂的難題怎么辦？我們不妨借鑒古人的方法。

戰(zhàn)國時期，有個叫鬼谷子的前輩，提出的觀天下的觀點就是解決這些難題的最好的辦法。鬼谷子說：“觀天下就如觀這遠山，不能單靠眼睛，要用直覺，要用心。觀遠山，不必上遠山，看深谷，也不必下深谷。反過來說，若是真的上了遠山，你只會觀不見遠山，看不到深谷，就好比鉆進林中，但見樹木，不見林莽。要想看到林莽，唯有站在此處絕頂，用眼望下去，用直覺望下去，再用心望下去?！?/p>

我們借用鬼谷子觀天下的方法，在考試審題時，我們不但要用眼要用腦、更用心去揣摩命題人的意圖，從大格局下去看題去做題。下面，筆者就2017年高考中的幾個工藝流程題為例來介紹一下這種方法：

例1. （2017年全國一卷27題）Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來制備，工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當鐵的浸出率為70%時，所采用的實驗條件為 。

（2）“酸浸”后，鈦主要以TiOCl42-形式存在，寫出相應反應的離子方程式 。

（3）TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應40min所得實驗結(jié)果如下表所示：

分析40 ℃時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因 。

（4）Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4，其中過氧鍵的數(shù)目為 。

（5）若“濾液②”中c（Mg2+）=0.02mol·L-1，加入雙氧水和磷酸（設溶液體積增加1倍），使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c（Fe2+）=1.0×10-5mol·L-1，此時是否有Mg3（PO4）2沉淀生成？ （列式計算）。FePO4、Mg3（PO4）2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。

（6）寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式 。

解析：首先弄清本題的目的是：由鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來制備Li4Ti5O12和LiFePO4，工藝流程我們也不必弄懂。然后就直接看第一問，它是考察識圖能力，與題干無關：立即得出答案100℃、2h，90℃，5h。第二問就是書寫離子方程式的能力，看流程圖中的酸浸，即可分析：反應物為FeTiO3和鹽酸，其中的一個產(chǎn)物為，再根據(jù)Fe、Ti兩元素的化合價及鹽酸的性質(zhì)（只有酸性），可知，另一個產(chǎn)物是Fe2+，然后根據(jù)書寫離子方程式的步驟馬上得出答案：FeTiO3+ 4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O。第三問讀表得出：低于40℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應速率隨溫度升高而增加；超過40℃， TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應速率下降。為什么超過40℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應速率下降呢？熟悉雙氧水、氨水性質(zhì)的學生肯定會想到：雙氧水受熱分解，氨水受熱時有氨氣逸出，導致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應速率下降。故可得出答案：低于40℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應速率隨溫度升高而增加；超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應速率下降。第四問根據(jù)化合價的標價規(guī)則（正負化合價的代數(shù)和為零）可知15個O原子的化合價為22，設-1價的O原子有x個，-2價的O原子有y個，列方程組可解得x=8，所以過氧鍵的數(shù)目為：8/2=4。第五問也與題干無關，由Ksp的意義，知Fe3+恰好沉淀完全時，c（PO4-3）=■mol·L-1=1.3×10-17

mol·L-1， c3（Mg2+）×c2（PO43-）=（0.01）3×（1.3×10-17）2=1.7×10-40

例2. （2017年全國高考二卷26題）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：

回答下列問題：

（1）在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是 ，還可使用 代替硝酸。

（2）沉淀A的主要成分是 ，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學方程式為 。

（3）加氨水過程中加熱的目的是 。沉淀B的主要成分為 、 （填化學式）。

（4）草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標準溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應為：MnO4-+H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。實驗中稱取0.400g水泥樣品，滴定時消耗了0.0500 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分數(shù)為 。

解析：弄清本題的目的為：測定水泥樣品（主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物）中鈣的含量。簡單的瀏覽一下工藝流程圖后便能找到思路：工藝的過程就是要除去硅、鐵、鋁、鎂等元素，并保留鈣元素在最后用KMnO4（酸性）標準溶液滴定，然后開始看題后的問題。（1）顯然是要用酸來溶解鈣的化合物，當鈣的化合物溶解時，鐵、鋁、鎂的化合物也會溶解，硅元素以SiO2的形式存在（SiO2為酸性氧化物而不能溶解，過濾時除去），結(jié)合本題的目的，還要把鐵、鋁、鎂等元素除去，調(diào)PH即可除去鐵、鋁，可是，在介紹水泥樣品成分時沒有說明鐵的價態(tài)，如果是二價的鐵用沉淀的方法很難除去（必修二P1079題表1下面的注釋* Fe2+氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，所以，常將它氧化為Fe3+，生成Fe（OH）3沉淀除去），因此必須把二價的鐵元素氧化為三價的鐵元素，這時便可得出答案：將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+； 雙氧水（H2O2）（用H2O2不會引入新的雜質(zhì)）。（2）結(jié)合（1）的分析沉淀A的成分為：SiO2。接著后一個空根據(jù)SiO2的性質(zhì)填出答案：SiO2+4HF SiF4↑+2H2O。

（3）“加氨水過程中加熱”這個過程本來就值得思考，因為氨水受熱易逸出而實際過程卻要加熱，再想這一步要把金屬鐵、鋁等以沉淀的形式去除，鐵、鋁的氫氧化物很容易生成膠體（必修一課本P62實踐活動“鋁鹽和鐵鹽的凈水作用”），難以通過過濾的辦法去除，加熱可以使膠體聚沉。即可得出答案：防止膠體生成，易沉淀分離；另一個空根據(jù)氫氧化物沉淀的PH值（必修二P1079題表1）可填上答案：Fe（OH）3、Al（OH）3。（4）與題干無關，直接由關系式：5Ca-5CaC2O4-2KMnO4求出鈣的質(zhì)量，進一步算出水泥樣品中鈣的質(zhì)量分數(shù)為：45.0%，通過上面的分析我們并不需要弄清流程圖中的細節(jié)，抓住目的根據(jù)課本上的基礎知識便可得出答案。

例3. （2017年全國高考三卷27題）重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：

回答下列問題：

（1）步驟①的主要反應為：

FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3→Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2

上述反應配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為 。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是 。

（2）濾渣1中含量最多的金屬元素是 ，濾渣2的主要成分是 及含硅雜質(zhì)。

（3）步驟④調(diào)濾液2的pH使之變 （填“大”或“小”），原因是 （用離子方程式表示）。

（4）有關物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到 （填標號）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。

a. 80℃ b. 60℃

c. 40℃ d. 10℃

步驟⑤的反應類型是 。

（5）某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉（含Cr2O340%）制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品 m2kg，產(chǎn)率為_____________。

解析：先弄清本題的軸線為：由鉻鐵礦（主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)）制備重鉻酸鉀，顯然，鐵、硅、鋁等元素都要除去。（1）與題干無關，屬于氧化還原反應方程式的配平問題，根據(jù)相等規(guī)律，即可算出FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為：2/7。另一空，看一下流程圖，第一步的藥品有Na2CO3，條件為高溫，熟悉制玻璃原理（必修一課本P817題）的學生馬上答出：陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應（或直接寫出化學反應方程式來）。（2）根據(jù)Al2O3為兩性氧化物，SiO2為酸性氧化物，而Fe2O3為堿性氧化物，結(jié)合工藝流程及反應原料可知，為了保證FeO·Cr2O3充分反應原料Na2CO3和NaNO3一定要過量，故“水浸”后溶液必顯堿性，濾渣1的成分為Fe2O3，含量最多的金屬元素是鐵，結(jié)合本題的目的要除去鐵、硅、鋁等元素，濾渣1已除去了鐵元素，濾渣2中肯定還有硅、鋁元素，再看設問的提示：濾渣2的主要成分是 及含硅雜質(zhì)?？罩斜靥钿X的化合物，結(jié)合流程圖不難猜出答案是：Al（OH）3（3）由（1）中的提示：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2可知鉻元素以CrO42-的形式存在于溶液中，而最終生成了K2Cr2O7，顯然，步驟④調(diào)濾液2的pH的目的是：使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-結(jié)合選修四課本內(nèi)容：2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，要使平衡右移只有增加氫離子的濃度，即把PH調(diào)小。（4）不難看出濾液3加適量的KCl后，溶液中主要含有兩種陽離子：K+、Na+和兩種陰離子：Cl-、Cr2O72-兩兩組合成表中的四種物質(zhì)，要得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多，從圖中可以讀出：溫度越低K2Cr2O7溶解度最小，故選d. 10℃。（5）與題干無關，直接由關系式：Cr2O3 ---K2Cr2O7求出理論生成K2Cr2O7的質(zhì)量，進一步算出制備K2Cr2O7的產(chǎn)率為：■×100%。

通過以上的實例分析，我們發(fā)現(xiàn)做高考化學大題，不必要非得弄清、讀懂流程圖，只要弄清了命題人的目的，即我這里說的軸線，然后直接帶著問題尋找答案，用鬼谷子“觀天下”的辦法，居高臨下去解決，就可達到事半功倍的效果。

作者簡介：王 俊，1994年參加工作，山西省襄汾縣汾城高級中學校任教，山西省特級教師。

（作者單位：山西省襄汾縣汾城高級中學校 041500）