郭騰飛
化工流程題一直是高三學(xué)生頭疼的題型,該題型最早出現(xiàn)在廣東高考題中,2009年安徽自主命題以來幾乎每年都有該題型,對于學(xué)生來說該類題目最難入手,總覺得它考察的知識面太廣:既有元素化合物知識,又有實驗基本操作,少有的化學(xué)計算也出現(xiàn)在該題目中。對于該題型我想談?wù)勛约旱捏w會。
一、大致瀏覽、整體把握
化工流程題是以化工生產(chǎn)實際和科學(xué)研究為背景,以生產(chǎn)流程為載體,通過所給出工業(yè)流程及信息來考查學(xué)生的分析歸納能力以及應(yīng)用所學(xué)知識解決實際生產(chǎn)問題的能力。當(dāng)我們遇到該類題時,不妨從以下幾個方面分析:
①明確最終產(chǎn)品及所需原料。
②分析原料與最終產(chǎn)品的關(guān)系:如化合價如何變化、雜質(zhì)是要棄除,還是要轉(zhuǎn)化回收
③大致瀏覽工藝流程:a.主線主產(chǎn)品;b.分支副產(chǎn)品; c.回頭為循環(huán)。
④所加物質(zhì)的作用: a.改變中心元素化合價; b.分離除雜; c.促使產(chǎn)物更好、更純的析出。總之一個關(guān)鍵點:一切反應(yīng)或操作都是為了獲得更純凈的產(chǎn)品。
⑤瀏覽所考問題:有時候某些信息是在所考問題中給出的,流程中某步驟看不懂時,不妨大致瀏覽下題目,或許會有提示。從所考問題中獲取信息,幫助解題。
例如2009安徽理綜:某廠廢水中含5.00×10-3mol·L-1的Cr2O72-,其毒性較大。某研究性學(xué)習(xí)小組為了變廢為寶,將廢水處理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合價依次為+3、+2),設(shè)計了如下實驗流程。
分析:
①明確原料與最終產(chǎn)品的關(guān)系:原料中Cr的化合價+6價,最終產(chǎn)物中變?yōu)?3,化合價降低,可知該過程要引入還原劑。
②大致瀏覽工藝流程得知FeSO4·7H2O正是所需還原劑:把+6價的Cr變?yōu)?3,其本身被氧化為Fe3+,又從最終產(chǎn)物Cr0.5Fe1.5 FeO4,可知溶液中的Fe3+、Fe2+、Cr3+均變成沉淀。
再如2011安徽理綜:MnO2是一種重要的無機(jī)功能材料,粗MnO2的提純是工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了將粗MnO2(含有較多的MnO和MnCO3)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實驗,其流程如下:
分析:
①明確原料與最終產(chǎn)品的關(guān)系:原料中粗MnO2(含有較多的MnO和MnCO3)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2,得知該題要除雜提純。那么雜質(zhì)(MnO和MnCO3)是要棄除,還是要轉(zhuǎn)化回收呢?
②大致瀏覽工藝流程得知雜質(zhì)最終轉(zhuǎn)化為了MnO2,即+2價Mn最終轉(zhuǎn)化為MnO2并回收。那么流程中所加物質(zhì)NaClO3的作用就起到升高M(jìn)n元素化合價提供氧化劑的作用。
二、歸納常考問題的類型
化工流程題考查的知識點比較分散,以無機(jī)物性質(zhì)為主,但所考問題類型基本固定,如元素及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系、氧化還原反應(yīng)(離子方程式)書寫、化學(xué)基礎(chǔ)理論(速率與平衡轉(zhuǎn)化率)、實驗操作技能和計算等。
至于題目所涉及的問題,我們可以從最近幾年的高考題中歸類總結(jié):
三、??紗栴}突破
1. 氧化還原方程式突破(缺項配平):以草酸鉀和酸性高錳酸鉀反應(yīng)為例:
C2O42-+MnO4-+__→ CO2+ __+__
①找準(zhǔn)氧化劑、還原劑及對應(yīng)產(chǎn)物: C2O42- → CO2
MnO4- → Mn2+
②得失電子守恒配平: C2O42-化合價↑2×5
MnO4-化合價↓5×2
③利用電荷守恒,確定H+(或OH-)、H2O的位置 :
5C2O42-+2MnO4-→ 10CO2+2Mn2+
觀察左、右兩邊總電荷分別為-12和+4,結(jié)合反應(yīng)所處(酸性)環(huán)境,確定在左邊補(bǔ)充H+而右邊補(bǔ)充H2O ,再根據(jù)電荷守恒得知:
5C2O42-+2MnO4-+16H+= 10 CO2+2Mn2++8H2O
注:酸性環(huán)境不能生成OH-;堿性環(huán)境不能生成H+
2. 基本實驗及操作突破
固體灼燒實驗:
①酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗、攪拌棒、干燥器等
②萃取分液:分液漏斗、燒杯等
③一定濃度溶液的配制:天平(量筒)、燒杯、玻璃棒、容量瓶(注明規(guī)格)、膠頭滴管等(容量瓶的檢漏基本操作)
④中和滴定:滴定管、錐形瓶等(滴定管的檢漏、潤洗、排氣泡等基本操作)
⑤蒸餾:蒸餾燒瓶、冷凝管、溫度計(水銀球所在位置)等
⑥過濾:漏斗、燒杯、玻璃杯(如何洗滌沉淀、如何判斷沉淀洗滌干凈)
3. 對控制反應(yīng)條件的突破
為何選擇控制某個反應(yīng)條件可從以下幾個方面著手:對反應(yīng)速率、平衡轉(zhuǎn)化率有何影響、對綜合生產(chǎn)效益有何影響(如原料成本是否廉價,來源是否廣泛、是否可再生,能源成本,對設(shè)備的要求,環(huán)境保護(hù)等方面考慮)。
4. 計算題的突破
縱觀這幾年安徽高考化學(xué)中的計算,可以得出它們大都利用了守恒的原則:原子守恒、得失電子守恒。如09年考查Cr原子守恒;10年考查SO42-、CO32-離子守恒;11年考查Mn原子和Cl原子的原子守恒、得失電子守恒等。但是這些計算對學(xué)生的綜合能力要求比較高,特別是要對整個流程思路清晰,原子的去向明確,否則會走很多彎路。這也是高考化學(xué)中最能體現(xiàn)學(xué)生思維能力的題型了。
在實際考試中,我們應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生,碰到該計算題時先看看有沒有思路,有思路更好,若沒有思路萬不可在這一問題上糾纏,先丟掉它騰出時間做后面的內(nèi)容,確保整套理綜試卷會做的題目都做完。在丟下該計算時,心里應(yīng)坦然,你不會做,也很少有別人會,即使做出該計算也會用去不少時間和精力。該空一般3-4分,先丟下看看后面的內(nèi)容,特別是生物填空,分值與它相似,填對一個也就補(bǔ)過來了。況且后面該做的分拿到手后,心情可能更坦然,再回頭看該計算時思路也許更清晰。若開始就在該計算填空上糾纏,會得不償失的。
最后建議高三老師多研究近幾年外?。ㄈ鐝V東、江蘇、山東等)該類高考題型,注意比較異同。特別是還有哪些知識點別的省已考查而我省還未涉及(如化學(xué)反應(yīng)原理部分內(nèi)容),多給學(xué)生提醒。只要我們老師勤研究,多積累,突破化工流程題不會多困難。