運用思維模型巧答工藝流程題

摘 要：化學工藝流程題取材于真實的工業生產和社會生活實際，把生產工序和主要流程用框圖形式表示出來，并圍繞生產流程中涉及的有關化學知識和原理設置問題，考查考生運用相關知識來解決工業生產中實際問題的能力.這類題情境新、陌生度高、信息量大、綜合性強、素養要求高，是高考化學試卷中的無機反應及相關反應原理等知識內容考查的主流題型.

關鍵詞：思維模型;化學工藝;流程;高中化學

中圖分類號：G632 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1008-0333（2020）10-0084-02

收稿日期：2020-01-05

作者簡介：黃一文（1968.6-），男，福建省連城人，本科，高級教師，從事化學教學研究.

解化學工藝流程題，除了要熟練掌握常見無機物及其應用、反應原理、化學計算等的基礎知識，還應具備較熟練的物質的分離與提純的基本技能，解題的關鍵是讀懂流程圖，構建解題思維模型并靈活運用巧答題.

一、化學工藝流程題常見考點

化學工藝流程題融合了物質制備和分離提純過程中有關元素化合物、離子反應、氧化還原反應、化學速率、化學平衡、電化學、反應條件控制、綠色化學等核心知識，常見考點為：

1.給信息的化學方程式的書寫：考查信息素養、分類觀、微粒觀、轉化觀和守恒法.

2.基本實驗操作：考查金屬離子的逐步沉淀和分離、重結晶、過濾、沉淀的洗滌、蒸餾、萃取和分液等操作.

3.反應條件的選擇：考查反應速率和化學平衡影響因素，反應溫度、濃度、pH控制等.

4.化學計算：考查氧化還原、平衡常數、溶度積、轉化率、產率、純度等有關計算.

5.綠色化學：考查工藝的安全性和可操作性、減少污染、節約成本等問題.

二、化學工藝流程題解題思維模型

思維模型如下圖所示.

三、運用思維模型巧答工藝流程題示例

例 ＼[2019新課標Ⅲ＼] 高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如下圖所示.回答下列問題：

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：

解析 （1）考查物質溶解時分類觀，SiO2是酸性氧化物，不與硫酸反應，所以濾渣1中除了S還有SiO2;考查陌生的反應化學方程式的書寫，根據利用化合價升降確定反應物和生成物，利用守恒法配平化學方程式：MnO2+MnS+2H2SO42MnSO4+S+2H2O.

（2）考查分類觀和轉化觀，根據實驗室制氯氣的反應和流程可知二氧化錳作為氧化劑，其作用是使MnS反應完全，且將溶液中Fe2+氧化為Fe3+.

（3）考查Fe3+和Al3+沉淀生成條件控制，由表中數據可知pH在4.7時，Fe3+和Al3+沉淀完全，所以pH應該控制在4.7～6之間.

（4）考查加沉淀劑Na2S的目的，是為了除去鋅離子和鎳離子，所以濾渣3是生成的沉淀ZnS和NiS.

（5）考查化學平衡移動的影響因素，由HFH++F-知，酸度過大，F-濃度減低，使得MgF2Mg2++2F-平衡向沉淀溶解方向移動，Mg2+沉淀不完全.

（6）考查陌生反應化學方程式的書寫，根據題干信息沉錳的過程是生成了MnCO3沉淀，根據反應原理確定產物還有CO2和水，利用守恒法配平反應離子方程式：Mn2++2HCO-3MnCO3↓+CO2↑+H2O.

（7）考查守恒法的運用，根據化合物中各元素化合價代數和為0的規律得：1+2x+3y+4z=6，已知，x=y=1/3，帶入計算得：z=5/6.

化學工藝流程題陌生度、整合度、靈活度較大，解題時既要明確試題的反應原理、考點、設問點，又要運用所學知識和信息讀懂流程圖的步驟含義，根據設問進行準確答題，只有構建解題思維模型并靈活運用思維模型指導答題，練就“化學的慧眼和思維的慧心”，觸類旁通，領悟解題的規律性和技巧性，才能突破工藝流程題這一富有挑戰的題型.

參考文獻：

[1]黃玲.對“化學工藝流程題”的探討＼[J＼].新課程學習（中），2011（09）：106-107.

[2]劉樹領，王貴來.無機化工流程題的妙解策略＼[J＼].高中數理化，2011（03）：50-51.

[責任編輯：季春陽]