文 /陳慶華

引 言

化學(xué)工藝流程題就是以化工生產(chǎn)中的真實(shí)情景為素材，把生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，圍繞生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)問，要求學(xué)生根據(jù)題目提取能夠解決問題的有用信息。重在考查學(xué)生的概括、觀察、分析判斷、信息提取和應(yīng)用能力，是近年來各省市化學(xué)中考常見的一種題型。

一、流程題結(jié)構(gòu)及考查目標(biāo)

工藝流程題一般采取流程圖的形式，形式各異，流程主線中有以操作名稱作框的，有以物質(zhì)作框的，也有以設(shè)備作框的。工藝流程題是對(duì)物質(zhì)制備、除雜、回收利用等進(jìn)行定性、定量分析的一種實(shí)驗(yàn)題型包含三部分：文字題頭、流程圖、回答問題[1]。

工藝流程題主要從以下七個(gè)方面考查學(xué)生的知識(shí)水平與能力。一是化學(xué)方程式的書寫及其反應(yīng)類型的判斷；二是分析流程中涉及的實(shí)驗(yàn)基本操作步驟；三是分析流程中得到的濾液和濾渣的成分；四是分析流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)；五是設(shè)計(jì)流程中檢驗(yàn)、提純物質(zhì)的方法；六是對(duì)流程的簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)和改進(jìn)方法；七是判斷流程中反應(yīng)條件的控制[2]。

二、解題思路與方法

（1）閱讀題頭中的文字說明和所給的信息資料，理解命題背景，找出關(guān)鍵信息，明確所用的原料（反應(yīng)物）、目標(biāo)產(chǎn)品（生成物），讀懂工藝流程的目的。

（2）解讀流程圖，分析流程。圖1是一般工藝流程圖。一要看流程圖中的“三線”：出線、進(jìn)線、回頭線。其中，出線和進(jìn)線均表示物料流向；回頭線表示可循環(huán)再利用的物質(zhì)。二要解析流程圖，思考從原料到產(chǎn)物依次進(jìn)行什么反應(yīng)、利用什么原理；每步操作進(jìn)行到什么程度最佳，每步除目標(biāo)物質(zhì)外，還產(chǎn)生了什么雜質(zhì)，怎樣除去。對(duì)于一些初中階段未學(xué)習(xí)的知識(shí)，題目中會(huì)給予信息提示。學(xué)生應(yīng)特別重視這些信息提示。

圖1

三、核心考點(diǎn)解讀

（1）對(duì)原材料預(yù)處理的方法及其作用。①粉碎、研磨的目的：增大反應(yīng)物之間的接觸面積是加快反應(yīng)速率；②金屬表面打磨是除去表面的污物或氧化膜；③加洗滌劑是利用乳化原理除去油污。

（2）流程中化學(xué)方程式的書寫及其反應(yīng)類型的判斷。箭頭指向方框（設(shè)備）的物質(zhì)是反應(yīng)物，箭頭離開方框（設(shè)備）的物質(zhì)是生成物。根據(jù)元素種類、原子種類與個(gè)數(shù)守恒及其反應(yīng)規(guī)律，判斷沒有給出的反應(yīng)物或生成物。如果化學(xué)方程式配不平，就要從反應(yīng)物或生成物一方所缺的原子，判斷是否添加氧氣或水等物質(zhì)。反應(yīng)類型要依據(jù)反應(yīng)的特征判斷，如“多變一”“一變多”等。

（3）加入的物質(zhì)往往要過量，目的是將原料中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化完全或?qū)⒃现械碾s質(zhì)完全除去。需要注意的是，在下一個(gè)流程步驟中，該過量的物質(zhì)還留在濾液或?yàn)V渣中，不要漏寫。

（4）流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)。一是指流程圖中有箭頭回轉(zhuǎn)指向前面方框的物質(zhì)；二是作為反應(yīng)物參與流程反應(yīng)，但在后面流程中生成的物質(zhì)（副產(chǎn)品）與原料是相同的物質(zhì)。

（5）工藝流程的評(píng)價(jià)和改進(jìn)。一般可從以下五個(gè)方面進(jìn)行分析。一是科學(xué)性：能否達(dá)到目的，雜質(zhì)是否完全除去，是否引入新的雜質(zhì)等。二是安全性：盡量選用較溫和的反應(yīng)條件，避免高溫、高壓條件。三是簡(jiǎn)便性：操作簡(jiǎn)單、利于分離、提純物質(zhì)。四是對(duì)環(huán)境的影響：是否符合綠色化學(xué)理念，是否產(chǎn)生有毒氣體等。五是節(jié)約性：原料利用率要高、耗能少。

（6）流程中反應(yīng)條件的控制?？販氐哪康耐ǔＪ欠乐刮镔|(zhì)因溫度過高而分解、揮發(fā)、熔化或防止一些副反應(yīng)的發(fā)生；調(diào)節(jié)溶液的pH目的是控制溶液的酸堿度，使化學(xué)反應(yīng)朝需要的方向發(fā)生，或某些金屬離子開始產(chǎn)生沉淀或沉淀完全；溶液趁熱過濾的目的是防止溫度降低，溶液中的某溶質(zhì)結(jié)晶析出。

四、知識(shí)能力儲(chǔ)備

（一）熟悉常見物質(zhì)的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化原理

熟悉氧氣、常見氧化物、鐵等金屬單質(zhì)以及常見酸、堿、鹽的性質(zhì)，理解常見物質(zhì)特別是金屬、酸、堿、鹽的化學(xué)性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化原理尤為重要。比如，鎂、鋁、鐵、銅等金屬單質(zhì)能與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成對(duì)應(yīng)的金屬氧化物；鎂、鋁、鋅、鐵等金屬單質(zhì)能與稀鹽酸、稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，生成鹽和氫氣。酸、堿、鹽發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)若以生成物進(jìn)行分類，有鹽生成的反應(yīng)共有八種情況。其中，酸與堿、氧化物與酸或堿反應(yīng)生成鹽和水；活潑的金屬與稀酸發(fā)生反應(yīng)，生成鹽和氫氣。

（二）關(guān)于流程設(shè)計(jì)中的基本操作及其目的

（1）溶解。溶解的目的是將可溶性物質(zhì)分散到溶劑中形成溶液，是與蒸發(fā)反向的操作過程。

（2）過濾。過濾的目的是將不溶性物質(zhì)與可溶性物質(zhì)分離，通過過濾得到兩部分物質(zhì)，其中濾渣的成分是所有不溶性的物質(zhì)，濾液是可溶性物質(zhì)形成的溶液，即流程圖的箭頭離開方框得到了固體與液體，必然是經(jīng)過了過濾操作。

（3）蒸發(fā)。蒸發(fā)的目的是除去溶液中的溶劑，得到可溶性的固態(tài)溶質(zhì)，即蒸發(fā)是從溶液中得到晶體的一種實(shí)驗(yàn)基本操作。

（4）洗滌。洗滌的目的是洗去固體表面上殘留的溶液。常見的洗滌方法有水洗、醇洗、飽和溶液洗滌等。

（5）烘干（干燥）。烘干的目的是除去固體表面上殘留的水分。

（三）關(guān)于流程設(shè)計(jì)中檢驗(yàn)物質(zhì)（離子）的方法

檢驗(yàn)，即用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證是不是某物質(zhì)（離子）或有沒有某物質(zhì)（離子）的問題。工業(yè)流程題往往涉及檢驗(yàn)流程中的沉淀是否完全，或所加的試劑是否足量。檢驗(yàn)的方法：靜置，取上層清液，往清液中繼續(xù)滴加與之前相同的試劑，如果沒有沉淀產(chǎn)生，就說明沉淀完全或所加的試劑足量。

此外，工業(yè)流程題還涉及檢驗(yàn)濾渣（固體物質(zhì)）表面上殘留的溶液是否洗滌干凈。檢驗(yàn)方法：取最后一次的洗滌液，滴加檢驗(yàn)試劑，若無明顯現(xiàn)象，則說明洗滌干凈。

（四）關(guān)于流程設(shè)計(jì)中提純物質(zhì)的方法

提純（除雜）是除去混合物中的雜質(zhì)，得到混合物中的主要成分（純凈物）。提純的方法有物理和化學(xué)兩種，其中物理方法是用過濾、蒸發(fā)結(jié)晶或降溫結(jié)晶等得到純凈物；化學(xué)方法是依據(jù)混合物中所含雜質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，加入除雜試劑與之反應(yīng)而除去，所加的除雜試劑要遵循除雜的三大原則：“不增”“不減”“易分”?！安辉觥笔侵赋s過程中不能引入其他物質(zhì)；“不減”是指加入的試劑不能與混合物中的主要成分（純凈物）反應(yīng)；“易分”是指保留的純凈物易與雜質(zhì)分離，反應(yīng)后雜質(zhì)應(yīng)轉(zhuǎn)化為保留的純凈物或者沉淀、氣體、水等易分離的物質(zhì)，即雜化純、雜化沉、雜化氣、雜化水。

（五）理解復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，助力能力提升

溶液中存在不能共存的離子（即離子能結(jié)合形成沉淀、氣體或水），就會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。

五、經(jīng)典范例剖析

通過列舉兩道工藝流程題來談?wù)勥@類題型的具體解題思路與策略。

范例1：二氧化氯（ClO2）是國(guó)際公認(rèn)的最新一代廣譜、高效、安全、環(huán)保的殺菌消毒劑，可代替氯氣用于飲用水的消毒。圖2是用綜合法制取二氧化氯（ClO2）的流程，根據(jù)題意回答下列問題。

圖2

（1）燃燒器中，合成氯化氫（HCl）的化學(xué)方程式為________________________________________。

（2）二氧化氯（ClO2）發(fā)生器中的反應(yīng)為2NaClO3＋4HCl＝2NaCl＋2X＋2ClO2↑＋Cl2↑， 其中X的化學(xué)式為__________。

（3）整個(gè)生產(chǎn)流程中，可循環(huán)使用的物質(zhì)有 __________和__________。

【解題思路與策略】解題時(shí)要注意：一是明確目標(biāo)產(chǎn)品是什么物質(zhì)，通過閱讀文字說明和題中的信息資料，得出制備的目標(biāo)物質(zhì)是二氧化氯。二是尋找在制備過程中所需的原料，電解氯化鈉溶液產(chǎn)生的氫氣通入燃燒器，在燃燒器中與通入的氯氣燃燒合成氯化氫，化學(xué)方程式為根據(jù)元素種類、原子種類、個(gè)數(shù)守恒判斷沒有給出的生成物是H2O。流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)，一是指流程圖中有箭頭回轉(zhuǎn)指向前面方框的物質(zhì)，二是作為反應(yīng)物參與流程反應(yīng)。但在后面流程中，反應(yīng)生成的物質(zhì)（副產(chǎn)品）與原料是相同的物質(zhì)。所以在整個(gè)生產(chǎn)流程中，可循環(huán)使用的物質(zhì)有氯氣和氯化鈉。

范例2：氧化鋅廣泛用于皮膚病的治療，工業(yè)氧化鋅常含有少量雜質(zhì)（CuO、FeO、SiO2等），不能直接使用。提純、凈化氧化鋅的簡(jiǎn)易流程如圖3所示。

圖3

參考資料：SiO2既不溶于水也不與酸反應(yīng)。

（1）反應(yīng)器Ⅰ中加入足量稀硫酸，充分反應(yīng)后，生成硫酸鹽的化學(xué)式為__________。

（2）操作一、操作二和操作三采用的分離方法是________。

（3）殘?jiān)谐饘黉\外，還有____________。

（4）操作四發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。

【解題思路與策略】通過閱讀題頭的文字說明和所給的信息資料，縱觀全局，明確此題核心考點(diǎn)是物質(zhì)的提純（除雜）。解題時(shí)，我們要明確目標(biāo)產(chǎn)品，在熟悉常見物質(zhì)的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化原理的基礎(chǔ)上，理解所加試劑或操作的目的，認(rèn)真分析當(dāng)加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成什么產(chǎn)物，依據(jù)除雜原則、方法，判斷混有的雜質(zhì)有哪些，從而決定用什么方法將雜質(zhì)除去。

問題解析：（1）反應(yīng)器Ⅰ中加入工業(yè)氧化鋅和稀硫酸，硫酸與ZnO、CuO、FeO發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成硫酸鹽ZnSO4、CuSO4和FeSO4。（2）因?yàn)椴僮鞫蠓謩e得到固體殘?jiān)c溶液，所以操作二是過濾，從而得出操作一、操作二和操作三采用的分離方法都是過濾。（3）要分析流程中得到的濾液和濾渣的成分物質(zhì)。根據(jù)題中所給的信息資料，SiO2既不溶于水也不與酸反應(yīng)，在操作一的過濾中SiO2就已除去，因此操作二后的殘?jiān)袩oSiO2。又因?yàn)榛顫姷慕饘倌軌虬巡换顫姷慕饘購乃柠}溶液中置換出來，在反應(yīng)器Ⅱ中，過量的鋅粉能把CuSO4、FeSO4完全除去，所以操作二后的溶液中溶質(zhì)只有ZnSO4，殘?jiān)谐饘黉\外，還有金屬鐵和銅。（4）ZnSO4和Na2CO3滿足復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，從而生成ZnCO3，通過過濾等操作得到固體濾餅。根據(jù)元素守恒及其反應(yīng)規(guī)律判斷，ZnCO3與CaCO3類似，在高溫條件下，能發(fā)生分解反應(yīng)，生成ZnO和CO2，化學(xué)方程式為

結(jié) 語

綜上所述，工藝流程題能充分凸顯學(xué)科特點(diǎn)，既可以考查學(xué)生初中化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、學(xué)科核心素養(yǎng)，又能引導(dǎo)教師積極改革課堂教學(xué)模式，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。教師通過對(duì)工藝流程題解題策略的研究，能加深學(xué)生在初中化學(xué)總復(fù)習(xí)階段對(duì)化學(xué)整體知識(shí)的理解，增強(qiáng)課堂教學(xué)實(shí)效，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。