專題分析: 化學工業流程題(上)

◇　　　　北京　商曉芹(特級教師)

專題分析: 化學工業流程題(上)

◇北京商曉芹(特級教師)

化學工業流程題是高中化學中一類重要的試題．試題將理論和實際相結合,體現了化學知識在生產中的應用;試題引導學生從化學視角認識和分析工業生產過程中的實際問題,體現了學以致用;試題取材豐富,能很好地考查考生掌握的化學知識、技能、方法、學科素養以及運用所學知識解決實際問題的能力．因此,工業流程題是當前各省高考Ⅱ卷試題中的重要題型之一．

工業流程題涉及的學科知識厚重,考查內容寬泛,是教學中的難點．筆者結合多年的教學經驗,對這部分內容進行了梳理,力求對大家“了解工業流程題的特點,掌握工業流程題的解題規律”有所幫助．

1工業流程題考查的內容

工業流程題以“元素化合物知識和化學反應原理”的核心內容為依托,圍繞一個主題多點設問,將物質的性質、電解原理、化學平衡移動原理、氧化還原反應、離子反應、物質分離提純以及化學計算等知識綜合在一起,考查學生觀察能力、獲取信息的能力、應用獲取信息結合已有知識分析和解決問題的能力、將分析解決問題的過程和結果用正確的化學用語和必要的文字進行表達并做出解釋的能力．

2工業流程題的情景素材

工業流程題的情景素材來源于工業實際,如以各種礦石為原料制備物質(鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀、以鹵塊兒為原料制備輕質氧化鎂等)、以海水為原料制備物質、污水處理及廢品中有用物質的提取等．

3工業流程題的結構特點

不管以什么任務為載體,工業流程題一般都由以下幾部分構成:

1) 題干:提出任務或提出要解決的問題．

如碳酸鋰廣泛應用于陶瓷和醫藥等領域．以β-鋰輝石(主要成分為Li2O·Al2O3·4SiO2)為原材料制備Li2CO3．

2) 流程圖或生產工藝中操作步驟:給出解決問題的過程或措施．

如以β-鋰輝石(主要成分為Li2O·Al2O3·4SiO2)為原材料制備Li2CO3的工藝流程如圖1.

圖1

3) 信息:以前學生沒有學過,但解決問題所需要的相關資料．信息常以“已知”形式給出,常見的有化學用語、文字、圖、表等．

如:已知Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時,溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4;Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為34.2、12.7和1.3g. 又如:氯堿工業中電解飽和食鹽水的原理如圖2所示．

圖2

4) 回答問題:常考的問題有加入的試劑及作用、采取的措施、操作名稱、用到的儀器，化學方程式、離子方程式、電極反應式、陌生方程式等書寫(多為氧化還原陌生方程式也有復分解反應)，應用理論解釋、相關的計算等．如：

(1) 步驟Ⅰ前,β-鋰輝石要粉碎成細顆粒的目的是________．

(3) 步驟Ⅱ中,將適量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的雜質金屬離子有________．

(4) 步驟Ⅲ中,生成沉淀的離子方程式為________．

(5) 從母液中可回收的主要物質是________．

4工業流程題中的關鍵環節

解答工業流程題,必須理解工業流程題中的關鍵環節．

1) 原料.常見的原料有礦樣(明礬石、蛇紋石、孔雀石、藍銅礦、黃銅礦、錳礦、鹵塊兒、燒渣)，廢合金(含廢鐵、廢銅)，海水、工業廢水、污水等．

2) 原料預處理.如礦石粉碎或煅燒、海帶中提取碘時的灼燒，酸浸、堿浸、水浸,使有用的物質轉化,易與雜質分離．

3) 物質的分離.常考過濾、洗滌、干燥、結晶,萃取、分液、蒸餾的操作．

過濾有趁熱過濾和常溫過濾．趁熱過濾目的是避免過濾過程中析出晶體造成損失,適合溶解度受溫度影響變化大的物質,如苯甲酸、硝酸鉀、硫酸亞鐵溶液．

結晶有蒸發結晶,降溫結晶,蒸發、濃縮、冷卻結晶．

4) 轉化.常加入的物質及作用有:

a)酸:溶解礦樣、去氧化物(膜),作沉淀劑、調pH促進反應發生．

b)堿:溶解礦樣(溶解鋁、氧化鋁、二氧化硅等),去油污、去鋁片氧化物(膜)、調pH促進水解形成沉淀．

c)氧化劑(還原劑):氧化(還原)某物質,使其轉化為易于除去的離子．

d)氧化物和一些鹽:調pH促進水解形成沉淀．如除去硫酸銅酸性溶液中的Fe3+,可向溶液中加入氧化銅或氫氧化銅、碳酸銅、堿式碳酸銅,調pH使Fe3+沉淀．

5) 其他措施.

a)加熱煮沸:促進水解,聚沉后利于過濾分離;除去溶解在溶液中的氣體,如氧氣．

b)控制pH:促進某離子水解使其轉化為沉淀,不讓其他離子沉淀,通過過濾與其他離子分離,富集、電解等．

5工藝流程題的解題規律

1)要讀懂這道題要解決什么問題，弄清給什么干什么，一般在試題的前2句話給出．

2)看看所給物質(原料)與要得到的物質(產品)之間有什么關系,即留哪些、去哪些、轉化哪些.

3)運用所學的知識結合題給信息將問題解決．

解題過程中多運用“觀察、比較、分析、綜合”,注意“定性與定量”相結合.

(未完待續)

(作者單位：北京一零一中)