對比分析 探尋規律——有效突破全國卷Ⅱ工業流程題

安徽

工藝流程題是近幾年高考化學必考大題之一，將化工生產過程中的主要生產階段用框圖形式表示出來，并根據生產流程中有關的化學知識進行設問。命題一般采用“已知條件——流程圖——相關問題”三框架模式，側重考查學生的理解和應用能力以及提取、概括信息的能力。流程題對學生的能力要求較高，綜合性較強，本文對近兩年的高考流程題進行對比分析，并總結出切實可行的解題策略。

一、高考真題解析

【例1】(2019·全國卷Ⅱ·26)立德粉ZnS·BaSO4(也稱鋅鋇白)，是一種常用白色顏料。回答下列問題：

(1)利用焰色反應的原理既可制作五彩繽紛的節日煙花，亦可定性鑒別某些金屬鹽。灼燒立德粉樣品時，鋇的焰色為________(填標號)。

A.黃色 B.紅色 C.紫色 D.綠色

(2)以重晶石(BaSO4)為原料，可按如下工藝生產立德粉：

①在回轉爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇，該過程的化學方程式為________________________。回轉爐尾氣中含有有毒氣體，生產上可通過水蒸氣變換反應將其轉化為CO2和一種清潔能源氣體，該反應的化學方程式為________________________。

②在潮濕空氣中長期放置的“還原料”，會逸出臭雞蛋氣味的氣體，且水溶性變差，其原因是“還原料”表面生成了難溶于水的________(填化學式)。

③沉淀器中反應的離子方程式為________________。

【答案】(1)D

【點評】本題為工藝流程題，以立德粉ZnS·BaSO4的制備為載體，考查鋇的焰色、化學方程式、離子方程式的書寫以及簡單計算等，意在考查考生的觀察、分析能力，利用已知信息解決問題的能力。

【例2】(2018·全國卷Ⅱ·26)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質)為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：

相關金屬離子[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的化學方程式為________________________________。

(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的離子方程式為______________________________。

(4)電解硫酸鋅溶液制備單質鋅時，陰極的電極反應式為____________________；沉積鋅后的電解液可返回____________________工序繼續使用。

(2)PbSO4調節溶液的pH 無法除去雜質Fe2+

【點評】本題以閃鋅礦為原料制備金屬鋅，需要注意閃鋅礦的主要成分及其含有的雜質。分析題中表格中給出的信息，Fe3+的沉淀pH范圍為1.5～2.8，Fe2+與Zn2+的沉淀pH范圍近似相等，需要把Fe2+氧化為Fe3+進而除雜。

二、命題特點對比分析

高考工藝流程題主要特點是聯系生產、生活實際，情景新穎，在基本原理上涉及的知識面廣。題目的綜合性和應用性較強，涉及元素觀、微粒觀、變化觀等相關知識。

1.試題結構對比

2.共同特征

(1)試題背景均為我國古代或現代優秀的化工成果中的思想觀念。例如我國古代史籍中記載鋅被作為白鉛，碳酸鋅礦石被稱為爐甘石。試題力求展示中華民族的優秀科技成果以及古人對人類發展和社會進步的貢獻。在考查基本化學原理和概念的基礎上，增強了學生的民族自豪感。例1中提到利用焰色反應的原理既可制作五彩繽紛的節日煙花，也可定性鑒別某些金屬鹽；例2中提到我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。

(2)結合流程信息考查陌生方程式的書寫，陌生度較大，但只要學生能夠讀取流程信息，結合原子守恒、電子守恒即可迅速解答。例1在題干中給予了新信息①“在回轉爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇”“回轉爐尾氣中含有有毒氣體，生產上可通過水蒸氣變換反應將其轉化為CO2和一種清潔能源氣體”，考查1個化學方程式、1個離子方程式的書寫；例2中給予了新信息“以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質)為原料制備金屬鋅”，以及表格信息中給予了金屬離子沉淀的pH范圍，化學方程式、離子方程式、電極方程式的書寫各考查1個。

(3)均考查學生靈活利用題目給予“新信息”，應用基礎元素化合物知識、基本反應原理和基本的實驗操作去分析物質的轉化過程和工藝條件，例1中②“在潮濕空氣中長期放置的‘還原料’，會逸出臭雞蛋氣味的氣體，且水溶性變差，其原因是‘還原料’表面生成了難溶于水的________(填化學式)”；例2中“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________________。”由此可見，工藝流程題滲透了化學學科素養，注重考查學生分析問題、解決問題的能力，對流程既要整體分析，又需要結合題目進行具體分析。

(4)均考查物質制備生產工藝，綜合性較強，要求學生明確流程圖中各物質的性質、發生的反應及常見物質分離、提純方法。例1中以重晶石(BaSO4)為原料制取立德粉，比較原料與產品分析可得沉淀器中加入硫酸鋅的目的是引入鋅離子；例2考查了酸浸、加氧化劑調pH以及通過置換反應除雜等相關知識。

3.差異性

例1的創新點和突破點是考查了鋇的焰色反應，學生對此比較陌生。一般情況下鋇離子的檢驗在溶液中加入硫酸根離子即可，很少采用灼燒金屬鋇鹽的方法；第3小題通過“碘量法”計算樣品中S2-的含量，要求學生具有對實驗數據分析處理的能力，考查學生的計算能力和分析問題、解決問題的能力。例2的創新點是與電化學進行結合，考查陰極的電極反應式，以及沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續使用。

三、備考策略

1.《考試說明》中能力要求

(1)接受、吸收、整合化學信息的能力

①能夠對中學化學基礎知識融會貫通，有正確復述、再現、辨認的能力。

②能夠通過對實際事物、實驗現象、實物、模型、圖形、圖表的觀察，以及對自然界、社會、生產、生活中的化學現象的觀察獲取有關信息，并進行初步加工、吸收、有序存儲的能力。

③能夠從試題提供的新信息中，準確地提取實質性內容，并與已有知識整合，重組為新知識的能力。

(2)分析問題和解決化學問題的能力

①能夠將實際問題進行分解，通過運用相關知識，采用分析和綜合、比較和論證、歸納和演繹等方法，解決簡單化學問題的能力。

②能夠將分析問題的過程和結論，用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達方式，進行解釋說明的能力。

2.建立模型

3.解題策略

(1)試題特點

①介紹背景:簡單介紹工藝生產的原料、工藝生產的目的。

②展示流程:以框圖形式將原料到產品的主要生產流程表示出來，指出“具體怎么做”。

③設計問題:根據生產過程中涉及的元素及化合物知識設置成具體問題，考查“實際生產過程”。

(2)解題思路

(3)核心關系

①原料與產品：從某種原料出發，要得到最終產品，必須除去什么元素、引進什么元素？比如例2中制取金屬鋅，則閃鋅礦中的SiO2及少量FeS、CdS、PbS等雜質均需除去。

②步驟與目的：加入某種試劑，采取這樣的方法，其目的是什么？結合后面的問題進行思考。比如：例2中加入氧化鋅的目的是調節溶液的pH。