新高考下化工流程題的命題特點(diǎn)與解題策略

孫華麗 寧方嶺

(濰坊新紀(jì)元學(xué)校,山東 濰坊 261108)

在新高考背景下,高中化學(xué)化工流程題目可以根據(jù)不同的生產(chǎn)過(guò)程以及不同自然資源的開(kāi)發(fā)與利用,對(duì)各類題型進(jìn)行分類與歸納.基于生產(chǎn)過(guò)程中所采用的不同的生產(chǎn)工藝,可以將高中化學(xué)化工流程題中生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)分為以下三類,即以電解原理為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程、以原料轉(zhuǎn)換原理為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程、以雜質(zhì)過(guò)濾和物質(zhì)提純?yōu)榛A(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程.此外,也可以根據(jù)自然資源類型將高中化學(xué)化工流程題進(jìn)行題型劃分.因此,對(duì)于學(xué)生而言,需要掌握正確的化工流程題命題特點(diǎn),靈活進(jìn)行解題.

1 化工流程題的命題特點(diǎn)

1.1 化工流程題的結(jié)構(gòu)分析

通常情況下,高中化學(xué)工藝流程題目的結(jié)構(gòu)可以分為以下三部分,分別是題引、題干以及題設(shè).題引,其主要作用是將題中的各類信息進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,如化工流程的生產(chǎn)目的、產(chǎn)品的特點(diǎn)與屬性、生產(chǎn)期間所需使用的原材料等.另外,在部分高中化工流程題中,為使學(xué)生能夠進(jìn)一步明晰題目所給內(nèi)容,加強(qiáng)對(duì)題目?jī)?nèi)容的理解,往往會(huì)根據(jù)題目?jī)?nèi)容形成一系列的圖形、表格等.題干,多數(shù)情況下此類型題目的題干往往為流程圖、邏輯圖等.通過(guò)此種方式將各類物質(zhì)在轉(zhuǎn)化與生產(chǎn)期間的整個(gè)流程簡(jiǎn)潔、清晰、全面地展現(xiàn)在學(xué)生面前,為學(xué)生后續(xù)的順利解題提供良好條件.題設(shè),該部分的主要作用是將高中化工流程相關(guān)知識(shí)與題目工藝生產(chǎn)條件、流程等相關(guān)聯(lián).通過(guò)在合理范圍內(nèi)形成一系列的化學(xué)問(wèn)題,從而確保學(xué)生通過(guò)題設(shè)對(duì)題引、題干開(kāi)展全面分析,進(jìn)而達(dá)到鞏固高中化工流程相關(guān)知識(shí)的效果,并加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐操作與理論知識(shí)的聯(lián)系.

1.2 化工流程題的考查范圍分析

在新高考背景下,高中化工流程題的考查范圍主要包含以下三方面內(nèi)容:一是元素化合物,主要考查高中學(xué)生能否根據(jù)題目所給條件對(duì)相關(guān)物質(zhì)的變化情況、變化條件、相關(guān)化學(xué)方程式等內(nèi)容,進(jìn)行準(zhǔn)確的回憶、理解以及分析;二是高中化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ),如化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)公式等;三是化工實(shí)驗(yàn)步驟與操作,主要考查學(xué)生能否根據(jù)題目所給出的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等內(nèi)容以正確方式進(jìn)行pH調(diào)節(jié)、物質(zhì)提純、物質(zhì)分離等相關(guān)操作.

1.3 化工流程題的常見(jiàn)考點(diǎn)分析

高中化工流程題的常見(jiàn)考點(diǎn)主要包括以下三方面內(nèi)容:其一,物質(zhì)提純與雜質(zhì)分離.在此方面的常見(jiàn)考點(diǎn)有分餾、萃取、沉淀以及過(guò)濾等.其二,結(jié)晶過(guò)程分析.該方面需要學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況,根據(jù)題目所給條件與參數(shù)對(duì)結(jié)晶全過(guò)程開(kāi)展細(xì)致分析,其中涉及物質(zhì)的蒸發(fā)、濃縮、過(guò)濾以及冷卻結(jié)晶等內(nèi)容.其三,計(jì)算環(huán)節(jié).在高中化工流程題的計(jì)算中主要涉及產(chǎn)量計(jì)算、純度計(jì)算、物質(zhì)消耗量計(jì)算等方面.

2 化工流程題的解題策略

2.1 快速提煉題目中重要信息

由于新高考背景下高中化學(xué)化工流程題干內(nèi)容復(fù)雜化、多元化,其中不僅存在文字說(shuō)明,也包括生產(chǎn)流程與生產(chǎn)工藝、圖形或表格等相關(guān)信息.因此,當(dāng)學(xué)生拿到高中化學(xué)化工流程題后,應(yīng)當(dāng)先對(duì)題干中文字部分進(jìn)行精確、全面地閱讀與理解,明確生產(chǎn)流程中所需的產(chǎn)品原料、反應(yīng)條件、最終產(chǎn)物、產(chǎn)物用途、副產(chǎn)物類型等相關(guān)內(nèi)容.另外,為進(jìn)一步加強(qiáng)解答內(nèi)容的合理性與科學(xué)性,學(xué)生應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況對(duì)化工流程題目背景進(jìn)行判斷,明確其屬于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)還是實(shí)驗(yàn)室研究生產(chǎn),以此有效梳理實(shí)驗(yàn)最終目的與所用生產(chǎn)工藝限制.若高中化學(xué)化工流程題中給出產(chǎn)品用途,則可以根據(jù)產(chǎn)品用途逆推產(chǎn)品形式,為題目的順利解答提供相關(guān)依據(jù).

除此之外,還需要加強(qiáng)解題的規(guī)范性與標(biāo)準(zhǔn)性,如對(duì)離子方程式、化學(xué)方程式等進(jìn)行合理配平;檢查可逆符號(hào)、等號(hào)是否書(shū)寫規(guī)范;明確標(biāo)注溶液、氣體以及沉淀等物質(zhì)的符號(hào).同時(shí),學(xué)生在解題時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況,對(duì)所形成的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行全面評(píng)價(jià)與分析,如是否存在對(duì)環(huán)境的污染現(xiàn)象、是否對(duì)所使用的儀器或設(shè)備存在特殊需求、反應(yīng)條件控制措施是否簡(jiǎn)便、反應(yīng)物種類及各類產(chǎn)物數(shù)量等,從而加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方案的精確性與合理性[1].

2.2 化工流程題中常見(jiàn)的原料處理方法和作用

為進(jìn)一步提高化工流程題的實(shí)際解題效率與解題速度,需要學(xué)生明確化工流程題中各類原料常見(jiàn)的預(yù)處理方式與作用.通常情況下,原料常見(jiàn)的預(yù)處理方法主要分為以下三種:第一,研磨粉碎.該方式適用于惰性物質(zhì),目的是通過(guò)物理研磨方式提高物質(zhì)與氣體或液體之間的接觸面積,進(jìn)而提升反應(yīng)速率.第二,酸浸.該處理方式主要用于酸溶,即利用濃硫酸、硝酸、鹽酸等溶液溶解可溶性金屬,這樣能夠通過(guò)將與酸不溶物質(zhì)隔離實(shí)現(xiàn)去除金屬雜質(zhì)的效果.第三,煅燒、焙燒、灼燒.此處理方式能夠改變物質(zhì)的組成成分與整體結(jié)構(gòu),進(jìn)而為物質(zhì)賦予可溶性.同時(shí),煅燒、焙燒以及灼燒所需溫度極高,在高溫條件下能夠基于氧化、分解原理有效去除物質(zhì)中有害成分或雜質(zhì)[2].

2.3 陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫技巧

對(duì)于高中化學(xué)化工流程題而言,其多數(shù)情況下所涉及的反應(yīng)化學(xué)方程式并不是學(xué)生所熟知的,因此,學(xué)生在解析過(guò)程中只能基于所學(xué)化學(xué)方程式與反應(yīng)原理,對(duì)題目中潛在的化學(xué)方程式進(jìn)行判斷與書(shū)寫,從而達(dá)到解題目的.在此過(guò)程中,需要學(xué)生有效掌握對(duì)陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫技巧,在實(shí)際解題過(guò)程中能夠正確、精準(zhǔn)、完全地書(shū)寫陌生反應(yīng)化學(xué)方程式,以此為后續(xù)的順利解題提供重要依據(jù).首先,需要學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況對(duì)變價(jià)后的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行精準(zhǔn)判斷,而后聯(lián)系化工流程題中所給條件與重要信息明確相關(guān)生產(chǎn)流程中的最終產(chǎn)物;其次,配平變價(jià)物質(zhì)的系數(shù),而后根據(jù)化合價(jià)知識(shí)完成升降配平變價(jià)物質(zhì);最后,對(duì)所形成的配平化學(xué)方程式進(jìn)行校驗(yàn)與分析,并確定其合理性與規(guī)范性[3].

2.4 例題分析

例磷肥生產(chǎn)期間會(huì)形成副產(chǎn)物CaSO4·2H2O,即石膏.為推動(dòng)相關(guān)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,需要將石膏副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氯化鈣水合物儲(chǔ)熱材料與硫酸鉀肥料[4].圖1為CaSO4·2H2O轉(zhuǎn)化工藝流程圖.

圖1 CaSO4·2H2O轉(zhuǎn)化工藝流程圖

問(wèn)題一:在該生產(chǎn)流程中,所使用的生產(chǎn)原料除KCl與CaSO4·2H2O外還需要什么原料?

問(wèn)題二:當(dāng)碳酸銨溶液加入石膏懸濁液后是否會(huì)發(fā)生反應(yīng),若發(fā)生反應(yīng)則寫出反應(yīng)的離子方程式.

問(wèn)題三:過(guò)濾Ⅰ操作所產(chǎn)生的固體可用于生產(chǎn)水泥的原料,請(qǐng)問(wèn)該固體中含有哪些物質(zhì)?以化學(xué)式表示.

問(wèn)題五:已知在不同溫度條件下K2SO4在100 g水中達(dá)到飽和時(shí)溶解的量見(jiàn)表1.當(dāng)溫度為60 ℃時(shí),K2SO4的飽和溶液質(zhì)量為591 g,當(dāng)將其冷卻到0 ℃時(shí),能夠析出的K2SO4晶體質(zhì)量為多少?

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,學(xué)生在實(shí)際解題過(guò)程中,要加強(qiáng)對(duì)題目的分析力度,充分挖掘題目中的隱藏信息.根據(jù)現(xiàn)有條件與所給參數(shù)對(duì)化工流程的前后關(guān)系開(kāi)展分析,進(jìn)而明確生產(chǎn)流程主線與主產(chǎn)物、生產(chǎn)流程支線與副產(chǎn)物、是否存在有毒有害物質(zhì)、在綠色環(huán)保角度下相關(guān)生產(chǎn)流程是否具有優(yōu)化潛力以及具體優(yōu)化措施等,而后利用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)的解題方式與作答技巧實(shí)現(xiàn)對(duì)化工流程題的高質(zhì)量解答效果[4].