摘 要：化工工藝流程題通常以化工生產(chǎn)流程框圖的形式呈現(xiàn)，將陌生元素及其化合物作為載體考查知識(shí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生按照題目要求書(shū)寫(xiě)對(duì)應(yīng)的方程式、實(shí)驗(yàn)流程分析、產(chǎn)率計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)等，題目素材主要來(lái)源于真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)和生活情境。本文將對(duì)該類試題的必備知識(shí)和解題策略進(jìn)行探索和分析，引導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中強(qiáng)化化學(xué)學(xué)科思維意識(shí)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)科關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)的有效提升。

關(guān)鍵詞：化工工藝流程題;必備知識(shí);解題策略

化工工藝流程題具體表現(xiàn)為服務(wù)人才、強(qiáng)化教學(xué)和立德樹(shù)人，以學(xué)科素養(yǎng)和核心價(jià)值為落腳點(diǎn)，重視對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)與學(xué)科關(guān)鍵能力的考查?；ち鞒填}能夠?qū)W(xué)生的綜合能力水平進(jìn)行全面的考查，其以能力為宗旨，目的在于為了讓學(xué)生能夠?qū)W會(huì)如何將化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中，使得學(xué)生的實(shí)踐能力水平得到全面的鍛煉和培養(yǎng)[1]。

一、化工工藝流程題概述

化工工藝流程題作為化學(xué)高考的必考題型之一，該類型題目通常會(huì)涉及諸多方面的知識(shí)內(nèi)容并且整體難度偏高。此類題一般情況下都是信息給予題，需要學(xué)生利用題給信息再結(jié)合已有的化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，考查學(xué)生的識(shí)別圖表、圖形能力，模型認(rèn)知能力和知識(shí)整合能力[2]。從現(xiàn)階段常見(jiàn)的題型來(lái)看，主要包括物質(zhì)分離提純型和物質(zhì)制備型兩類，前者指的是按照要求將混合物中的某種物質(zhì)進(jìn)行提純;后者考查內(nèi)容為根據(jù)題目中給定的物質(zhì)，用于制備新的物質(zhì)。從近期各地高考化學(xué)科目的考查內(nèi)容來(lái)看，其中屬于物質(zhì)分離提純型的題目包括：2019年天津第10題粗硅提純、2017年天津第7題固體混合物分離等。而屬于物質(zhì)制備型的題目包括：2021年全國(guó)乙卷第26題回收利用煉鐵高鈦爐渣、2021年廣東第18題回收利用廢催化劑、2021年山東第17題制備紅礬鈉、2021年湖南第17題制備Ce2（CO3）3·nH2O、2021年河北第15題制備高價(jià)鉻鹽的新工藝、2020年全國(guó)卷I第26題由黏土釩礦制備NH4VO3、2020年全國(guó)卷III第27題制備硫酸鎳晶體、2020年山東第27題用軟錳礦制備高純碳酸錳、2019年全國(guó)卷I第27題利用廢鐵制備硫酸鐵銨等。

二、化工工藝流程題的常見(jiàn)考查知識(shí)點(diǎn)暨必備知識(shí)

化工工藝流程題對(duì)考生的能力要求較高，其中涵蓋的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)繁雜且題目篇幅較大，可以從宏觀層面對(duì)試題進(jìn)行系統(tǒng)性分析，將整個(gè)工藝流程合理劃分為多個(gè)階段，具體包括：一是原料的預(yù)處理，在該環(huán)節(jié)內(nèi)通常包括煅燒、溶解等步驟，主要目的在于對(duì)化合物進(jìn)行提純。二是核心化學(xué)反應(yīng)，該環(huán)節(jié)主要對(duì)學(xué)生掌握的理論知識(shí)進(jìn)行考查。三是產(chǎn)品的提純，在該環(huán)節(jié)內(nèi)利用過(guò)濾、結(jié)晶、蒸餾等一系列操作步驟，按照要求進(jìn)行提純以得到相應(yīng)的物質(zhì)，而在這一過(guò)程中需要對(duì)分離條件重點(diǎn)考慮與分析。

（一）原料的預(yù)處理

1.研磨、粉碎、噴灑

（1）進(jìn)行上述操作的目的在于促進(jìn)反應(yīng)物接觸面積的擴(kuò)大，盡可能提供接觸空間，以起到增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)的效果，促進(jìn)原料利用率的顯著提升。

（2）通常來(lái)講，現(xiàn)階段擴(kuò)大反應(yīng)物接觸面積的方式有：以固體反應(yīng)物為例，大多選擇研磨、粉碎的手段;液體反應(yīng)物主要以噴灑手段為主;而針對(duì)氣體反應(yīng)物，通常會(huì)借助多孔分散器。

2.溶浸

（1）水浸，進(jìn)行該步驟的主要目的在于實(shí)現(xiàn)對(duì)水溶性物質(zhì)與非水溶性物質(zhì)的分離。

（2）酸浸作用在于對(duì)金屬及其氧化物的溶解，通過(guò)對(duì)溶液酸堿性的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)特定離子的水解。

（3）堿浸的適用對(duì)象主要為溶解酸性氧化物、鋁及其化合物等，其同樣具有調(diào)節(jié)酸堿性的作用。

（4）選擇醇浸的主要目的在于對(duì)有機(jī)物的溶解提取。

3.灼燒（煅燒、焙燒）指的是通過(guò)加熱的方式以達(dá)到分解固體反應(yīng)物的目的，另外在這一過(guò)程中還可能會(huì)使其內(nèi)部成分發(fā)生變化。

（二）核心化學(xué)反應(yīng)中的條件控制

1.控制PH的作用在于實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬離子的有效分離。例如：向在Cu2+中混有Fe3+的溶液中加入能和H+發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)且不會(huì)導(dǎo)致新的物質(zhì)產(chǎn)生，可供選擇的物質(zhì)包括：CuO、Cu（OH）2等。

2.對(duì)體系外界環(huán)境的調(diào)節(jié)

（1）在蒸發(fā)或結(jié)晶流程當(dāng)中，可添加適量的酸或堿以避免因鹽類水解降低產(chǎn)率。

（2）需要在酸性氣流中對(duì)含結(jié)晶水晶體進(jìn)行干燥處理，以削弱水解效果，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)水蒸氣的有效處理。

（3）還原性氛圍，避免還原性物質(zhì)出現(xiàn)氧化反應(yīng)。在對(duì)Fe2+的防氧化處理中一般會(huì)選擇加入鐵粉。

3.控制溫度

（1）通過(guò)加熱能夠提高溶解效率，加快化學(xué)反應(yīng)速率。

（2）利用溫度調(diào)節(jié)的方式，能夠避免物質(zhì)出現(xiàn)溶解或分解等情況，以保障某種物質(zhì)的穩(wěn)定存在。

（3）將溫度控制在合理范圍內(nèi)，有利于反應(yīng)速率的加快，對(duì)平衡移動(dòng)有著顯著的調(diào)節(jié)作用，同時(shí)還能保證催化劑的效果得到充分發(fā)揮。

（三）產(chǎn)品的洗滌

1.冰水洗滌：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗[3]。

2.用有機(jī)物（如用乙醇）洗滌產(chǎn)品：在兼具上述功能的基礎(chǔ)上，還能夠?qū)Ξa(chǎn)品起到一定的干燥作用。

（四）循環(huán)操作與副產(chǎn)物利用

1.如果某物質(zhì)在實(shí)際反應(yīng)中，既屬于輔助原料同時(shí)也是副產(chǎn)品，那么可以采取循環(huán)利用的方式。

2.需要對(duì)部分隱含物質(zhì)保持高度關(guān)注，如果經(jīng)過(guò)多次重復(fù)操作其濃度超出正常水平，往往會(huì)對(duì)產(chǎn)品純度造成影響。

三、化工工藝流程題的解題策略

在處理化工工藝流程題時(shí)要讓學(xué)生學(xué)會(huì)審題，通讀工藝流程題，可以把工藝流程題分為題頭、題干和題問(wèn)三部分。題頭對(duì)工藝流程所需的原材料及目標(biāo)進(jìn)行說(shuō)明;題干顯示了從原材料到目標(biāo)產(chǎn)物的工藝流程;最后設(shè)計(jì)了一些工藝流程問(wèn)題考查學(xué)生解決問(wèn)題的能力[4]。在處理第一部分題頭時(shí)，要讓學(xué)生學(xué)會(huì)抓住關(guān)鍵字、關(guān)鍵詞和關(guān)鍵句找出題頭中的有效信息明確該工藝流程目的，解決“想要干什么”。對(duì)于第二部分題干需要解析流程圖，注意題目中的每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，盡可能讀懂流程解決“怎么制備”（要告知學(xué)生哪些流程可能超出學(xué)生的現(xiàn)有知識(shí)范圍，在做題時(shí)需要模糊處理）。最后讀題看清問(wèn)題要求，逐空規(guī)范作答，處理提問(wèn)時(shí)常見(jiàn)的分析思路有：

（一）相對(duì)獨(dú)立題設(shè)問(wèn)題可以定點(diǎn)爆破，這種提問(wèn)是獨(dú)立的，沒(méi)有連帶效應(yīng)，一個(gè)問(wèn)題解決不了，不會(huì)影響下一個(gè)問(wèn)題解決，可以讓學(xué)生直接根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)內(nèi)容去完成，既節(jié)約時(shí)間，又能夠提高有效得分。示例如下：

2021年廣東化學(xué)第18題：

“焙燒”中，有Na2MoO4生成，其中Mo元素的化合價(jià)為+6。

（二）就對(duì)應(yīng)題設(shè)問(wèn)題返回題干流程尋找答案，因?yàn)閷W(xué)生已經(jīng)通讀試題大致了解工藝流程，就能快速找到對(duì)應(yīng)的框圖，結(jié)合題目中的信息弄懂相應(yīng)的流程步驟，題目中問(wèn)什么就需要推導(dǎo)什么，但不一定需要將每一種物質(zhì)都推導(dǎo)出來(lái)。示例如下：

2020年山東化學(xué)第16題：

MnO2與BaS溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為MnO的化學(xué)方程式為MnO2+BaS+H2O=Ba（OH）2+MnO+S（結(jié)合題干信息可推出生成物有氫氧化鋇和硫磺）。

碳化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O。（結(jié)合框圖信息可推出參與反應(yīng)的微粒）。

（三）首尾信息相結(jié)合分析的方法，首先對(duì)比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)原料與最后一種物質(zhì)產(chǎn)品，通過(guò)對(duì)比分析找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)流程過(guò)程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)問(wèn)題進(jìn)行推敲解答。示例如下：

2021年山東化學(xué)第17題：

蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)，過(guò)度蒸發(fā)將導(dǎo)致所得溶液中含有大量Na2SO4·10H2O;冷卻結(jié)晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循環(huán)利用的物質(zhì)還有H2SO4。

（四）全面分析題干攻克題設(shè)問(wèn)題的方法，需要對(duì)比分析生產(chǎn)流程示意圖中的原材料和產(chǎn)品，盡量讀懂工藝流程圖中每一步的框圖，從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，以及前后每一步的聯(lián)系，然后結(jié)合題設(shè)的問(wèn)題進(jìn)行精準(zhǔn)解答，這種方法需要對(duì)整個(gè)流程有一定的理解，主要是針對(duì)題設(shè)中的難點(diǎn)問(wèn)題。示例如下：

2020年山東省等級(jí)考第二次模擬化學(xué)第18題：

精制Ⅱ中加入CaCl2溶液除去磷酸鹽，pH過(guò)小時(shí)影響除磷效果的原因是形成溶解度較大的酸式鹽或形成溶解度較大的磷酸氫鈣或磷酸二氫鈣;pH過(guò)大時(shí)，沉淀量增大的原因是產(chǎn)生了Ca（OH）2沉淀。

2021年河北化學(xué)第15題：

熱解工序產(chǎn)生的混合氣體最適宜返回工序②（填空“①”“②”“③”或“④”）參與內(nèi)循環(huán)。

結(jié)束語(yǔ)

化工工藝流程題通常以元素化合物知識(shí)作為載體，以化工工藝流程圖的形式直觀呈現(xiàn)，通過(guò)原料預(yù)處理、核心反應(yīng)、產(chǎn)品分離提純等諸多考點(diǎn)考查學(xué)生的化學(xué)必備知識(shí)，以及學(xué)科關(guān)鍵能力。高中生應(yīng)注重積累相關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)操作流程中的每一部分進(jìn)行了解，明確其目的，對(duì)相關(guān)的化學(xué)元素、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、化學(xué)反應(yīng)類型進(jìn)行認(rèn)知，提升自己的化學(xué)信息的整理能力，以及相應(yīng)的化學(xué)素養(yǎng)[5]。平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)必備知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握，同時(shí)鍛煉學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步深化對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，才能在真正意義上讓學(xué)生對(duì)化工工藝流程題進(jìn)行有效解決。

參考文獻(xiàn)

[1]張鵬程.高考化學(xué)化工流程題的解題策略[J].學(xué)周刊，2019（21）.

[2]李春文.無(wú)機(jī)化工流程題的解題策略[J].中學(xué)化學(xué)（8）：4.

[3]王曉波.化工流程題的解題指導(dǎo)[J].數(shù)理化解題研究：高中版，2017，（12）：79-81.

[4]夏宜瀟.高考化工流程題試題分析與解題思路[J].高考（2）：1.

[5]趙欣欣.高考化工流程題試題分析與解題思路[J].試題與研究，2019（30）.

作者簡(jiǎn)介：吳東國(guó)（1981— ），男，漢族，山東惠民人，山東省濱州市惠民縣第一中學(xué)，本科，中學(xué)一級(jí)。研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。