張 丹

(遼寧省葫蘆島市興城市高級(jí)中學(xué) 遼寧 興城 125100)

1.前言

2017年新一輪的課程改革開始施行，提出了“宏觀辨識(shí)與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”、“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，基于以上學(xué)科教學(xué)目標(biāo)要求，反映化工生產(chǎn)技術(shù)的工業(yè)流程題，便成為高中化學(xué)新增題型之一，在高考試題中所占分?jǐn)?shù)值大，且難度為中度偏上。主要以簡(jiǎn)單的文字、框圖用箭頭連接設(shè)計(jì)成流程圖的形式呈現(xiàn)的，考查的內(nèi)容包括：原料的預(yù)處理、反應(yīng)條件的控制、元素化合物的知識(shí)、常見物質(zhì)的性質(zhì)、方程式的書寫、化學(xué)平衡、反應(yīng)速率、水解平衡、溶解平衡、反應(yīng)熱、電化學(xué)、綠色化學(xué)思想、基本實(shí)驗(yàn)操作等。情境真實(shí)、綜合性強(qiáng)、考查范圍廣、強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的靈活應(yīng)用。

2.工業(yè)流程題的解題策略

2.1 分析思路。

(1)首先要仔細(xì)審題確定原料和目標(biāo)產(chǎn)物，解決“干什么”的問題。從元素的角度分析雜質(zhì)成分和轉(zhuǎn)化的主要元素，利用已知的知識(shí)初步分析主要元素可能涉及轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

(2)其次初步讀流程，解決“如何做”的問題，從整體上明確除雜和轉(zhuǎn)化的方法。再讀問題，將相對(duì)獨(dú)立的問題先作答，節(jié)省做題時(shí)間。

(3)最后結(jié)合題中信息和問題著重分析流程中的重點(diǎn)步驟，問題中未涉及到的、對(duì)解題無用的復(fù)雜步驟不必太過糾結(jié)。

(4)一般工業(yè)流程主要分為以下幾步：

2.2 必備知識(shí)。常見物質(zhì)的性質(zhì)。如：Na2O2、Cl2、H2O2、SiO2、NaClO、NaClO3、NaClO2、Na2SO3、SO2、HNO3、H2SO4、Fe3+、Fe2+等。常見的氧化劑：MnO4-、ClO-、ClO3-、Cr2O72-、Cl2、H2O2、HNO3、O2、濃H2SO4、Br2、Fe3+、I2、S。常見的還原劑：CO、H2、金屬單質(zhì)、S2-、SO2、SO32-、I-、Fe2+、Br-、Cl-等。抓住物質(zhì)類別的通性和具體物質(zhì)的特性、學(xué)會(huì)從元素化合價(jià)的角度分析物質(zhì)的氧化性和還原性，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件，判斷物質(zhì)之間是否發(fā)生反應(yīng)、發(fā)生哪些反應(yīng)及生成物。

(1)掌握一些基本的實(shí)驗(yàn)操作及儀器。過濾、分液、萃取、蒸餾、結(jié)晶：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾；在干燥的HCl氣流中加熱。灼燒等。

(2)對(duì)反應(yīng)條件的控制，主要從以下幾方面考慮：反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、生產(chǎn)成本、對(duì)設(shè)備的要求等。

2.3 常見問題及思考方向。

(1)原料預(yù)處理的方法：水浸、酸浸、堿浸、焙燒等。

(2)提高浸取率的方法：攪拌、升高溫度、將原料粉碎、適當(dāng)增大酸(堿)的濃度等。

(3)原料轉(zhuǎn)化的反應(yīng)：

①氧化還原反應(yīng)。

②復(fù)分解反應(yīng)。

③電解法:電解氧化法、電解還原法。

(4)利用鹽的水解，調(diào)PH值除雜的方法：控制PH在一定范圍使雜質(zhì)沉淀完全。

(5)在反應(yīng)過程中控制溫度在一定范圍內(nèi)的原因(分兩個(gè)角度答題)

①溫度過高，需要考慮反應(yīng)物的穩(wěn)定性(如：KMnO4、H2O2等)、揮發(fā)性(如：鹽酸、Br2、濃氨水等)、升華(如：碘單質(zhì))、鹽水解程度；對(duì)于可逆反應(yīng)，考慮平衡移動(dòng)；副反應(yīng)發(fā)生或者增多。

②溫度過低，反應(yīng)速率緩慢。

(6)趁熱過濾的目的：防止某物質(zhì)降溫結(jié)晶。

(7)減壓蒸發(fā)(低溫蒸發(fā))原因：思考方向同溫度過高。

(8)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法：取最后一次洗滌液于試管中，加試劑，說現(xiàn)象、得結(jié)論。(與離子檢驗(yàn)方法有關(guān))

3.考查試題類型

例1(2018全國(guó)Ⅱ卷第26題)

我國(guó)是世界上最早制得和使用金屬鋅的國(guó)家，一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：

相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4

回答下列問題：

(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有_______；氧化除雜工序中ZnO的作用是________，若不通入氧氣，其后果是_______。

(3)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為_______。

(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為_______；沉積鋅后的電解液可返回_____工序繼續(xù)使用。

【反思】：本道無機(jī)工業(yè)流程題主要考查元素化合物的知識(shí)、電化學(xué)知識(shí)、方程式的書寫。主要涉及了PbSO4、Fe3+水解平衡等元素化合物知識(shí)。解決本類題目可從以下幾個(gè)方面了解流程：①反應(yīng)物是什么；②發(fā)生了什么反應(yīng)；③該反應(yīng)造成了什么后果，對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用。即抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)的。

4.結(jié)束語

“學(xué)起于思，思源于疑”，在教學(xué)過程中，要關(guān)注學(xué)生思維的變化，在復(fù)習(xí)中搭建階梯，適時(shí)引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)分析解決問題的能力，總之，掌握工業(yè)流程題的基本步驟，熟練掌握工業(yè)流程中的必備知識(shí)，學(xué)會(huì)對(duì)常見問題的分析方法，分析步驟時(shí)采用“瞻前顧后”、“前后呼應(yīng)”等分析方法，就可以突破工業(yè)流程這個(gè)“紙老虎”。