高考中化工流程題的突破

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(lái)幾乎每年都有該題型，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)該類題目最難入手，總覺得它考察的知識(shí)面太廣：既有元素化合物知識(shí)，又有實(shí)驗(yàn)基本操作，少有的化學(xué)計(jì)算也出現(xiàn)在該題目中。對(duì)于該題型我想談?wù)勛约旱捏w會(huì)。

一、大致瀏覽、整體把握

化工流程題是以化工生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)研究為背景，以生產(chǎn)流程為載體，通過(guò)所給出工業(yè)流程及信息來(lái)考查學(xué)生的分析歸納能力以及應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力。當(dāng)我們遇到該類題時(shí)，不妨從以下幾個(gè)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(jià)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(jià)； b.分離除雜； c.促使產(chǎn)物更好、更純的析出。總之一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：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(wèn)題：有時(shí)候某些信息是在所考問(wèn)題中給出的，流程中某步驟看不懂時(shí)，不妨大致瀏覽下題目，或許會(huì)有提示。從所考問(wèn)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(jià)依次為+3、+2），設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)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(jià)+6價(jià)，最終產(chǎn)物中變?yōu)?3，化合價(jià)降低，可知該過(guò)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(jià)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(wú)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(jì)了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實(shí)驗(yàn)，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(jià)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(jià)提供氧化劑的作用。

二、歸納常考問(wèn)題的類型

化工流程題考查的知識(shí)點(diǎn)比較分散，以無(wú)機(jī)物性質(zhì)為主，但所考問(wèn)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(shí)驗(yàn)操作技能和計(jì)算等。

至于題目所涉及的問(wèn)題，我們可以從最近幾年的高考題中歸類總結(jié)：

三、?？紗?wèn)題突破

1. 氧化還原方程式突破（缺項(xiàng)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(duì)應(yīng)產(chǎn)物： C2O42- → CO2

MnO4- → Mn2+

②得失電子守恒配平： C2O42-化合價(jià)↑2×5

MnO4-化合價(jià)↓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(shí)驗(yàn)及操作突破

固體灼燒實(shí)驗(yàn)：

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(rùn)洗、排氣泡等基本操作）

⑤蒸餾：蒸餾燒瓶、冷凝管、溫度計(jì)（水銀球所在位置）等

⑥過(guò)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(duì)控制反應(yīng)條件的突破

為何選擇控制某個(gè)反應(yīng)條件可從以下幾個(gè)方面著手：對(duì)反應(yīng)速率、平衡轉(zhuǎn)化率有何影響、對(duì)綜合生產(chǎn)效益有何影響（如原料成本是否廉價(jià)，來(lái)源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對(duì)設(shè)備的要求，環(huán)境保護(hù)等方面考慮）。

4. 計(jì)算題的突破

縱觀這幾年安徽高考化學(xué)中的計(jì)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(jì)算對(duì)學(xué)生的綜合能力要求比較高，特別是要對(duì)整個(gè)流程思路清晰，原子的去向明確，否則會(huì)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(shí)際考試中，我們應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生，碰到該計(jì)算題時(shí)先看看有沒(méi)有思路，有思路更好，若沒(méi)有思路萬(wàn)不可在這一問(wèn)題上糾纏，先丟掉它騰出時(shí)間做后面的內(nèi)容，確保整套理綜試卷會(huì)做的題目都做完。在丟下該計(jì)算時(shí)，心里應(yīng)坦然，你不會(huì)做，也很少有別人會(huì)，即使做出該計(jì)算也會(huì)用去不少時(shí)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(duì)一個(gè)也就補(bǔ)過(guò)來(lái)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(jì)算時(shí)思路也許更清晰。若開始就在該計(jì)算填空上糾纏，會(huì)得不償失的。

最后建議高三老師多研究近幾年外省（如廣東、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(shí)點(diǎn)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(huì)多困難。