基于“分析與推測”能力的工藝流程題解析
——以簡易流程在選擇題中的命題設計為例

>>>王志庚 李子春

工藝流程題是近幾年化學高考的熱點，該題型通過創設生產生活情境或學術探索情境，綜合考查考生的“分析與推測”能力。試題以選擇題形式呈現，凸顯綜合性與應用性，深度考查考生的化學學科素養。多維度的“物質分析”是突破工藝流程選擇題的關鍵。

一、考查的內容分析

工藝流程題是對元素化合物知識的深入考查和綜合測評，命題設計側重知識的綜合性與應用性。下表為2021 年6 月選擇性考試卷與2021 年1 月適應性考試卷考查內容的對比分析。

年份 試卷 題號 情境創設與考點分析河北卷 6情境創設：利用金屬Bi制備BiOCl的工藝流程考點設計：試劑作用與物質轉化分析2021年6月試題山東卷 8情境創設：以SO2和純堿為原料制備無水NaHSO3的流程考點設計：溶液成分分析與條件分析湖南卷 6情境創設：制備無水氯化鎂的工藝流程考點設計：試劑分析與物質轉化分析

河北卷 8情境創設：由叔丁醇與濃鹽酸反應制備2-甲基-2-氯丙烷考點設計：反應類型分析與操作分析湖南卷 13情境創設：冶金工藝產生的廢渣制備K2Cr2O7考點設計：濾渣成分分析與物質轉化分析2021年1月試題重慶卷 12情境創設：用NaHSO3還原法制備保險粉考點設計：試劑作用、物質轉化分析及條件分析遼寧卷 12情境創設：用TiCl4水解法制備納米TiO2考點設計：操作分析與物質轉化分析江蘇卷 8情境創設：制鋁工藝廢渣制取聚合硫酸鐵鋁凈水劑考點設計：物質轉化分析與條件分析

二、考查視角與策略分析

1.物質轉化的“反應”分析

工藝流程題以制備物質或分離物質為主要考查方向，流程依據物質轉化來實現，轉化的目的可以是生成產品，也可以是生成雜質并除去。命題視角是考查核心反應的書寫，命題能力要求是確定物質、洞悉變化、書寫反應。考向設計是復分解反應方程式書寫或氧化還原反應方程式書寫。物質變化分析的難度呈現一定梯度，如反應類型由復分解到氧化還原反應，物質變化從形式上可以給出全部流入流出物質，若要提升難度可以略去部分物質，讓考生推測物質變化過程。

例1.BiOCl是一種具有珍珠光澤的材料，利用金屬Bi制備BiOCl的工藝流程如圖：

下列說法錯誤的是

A.酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反應劇烈程度

B.轉化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3

C.水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3+水解程度

D.水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成

例2.以某冶金工藝產生的廢渣(含Cr2O3、SiO2及少量的Al2O3)為原料，根據下列流程可制備K2Cr2O7。

下列說法正確的是

A.煅燒時沒有發生氧化還原反應

B.濾渣Ⅱ中主要成分是Al(OH)3

C.可循環使用的物質是CO2和Na2CO3

D.由Na2CrO4轉化為K2Cr2O7的過程中需加入KOH

【解析】選項A 考查考生的分析與推測能力。第一步中的“加入物質”給出了Na2CO3和O2，“流出物質”給出了CO2氣體，缺少部分生成物，需要考生瞻前顧后進行整體分析。從元素化合價變化判斷：由于物質操作流程“冷卻、水浸、過濾和調pH”均無元素化合價改變，而過濾后得到Na2CrO4和Na2CO3溶液，即可確定Na2CrO4由Cr2O3經氧化還原反應轉化得來。選項A 錯誤。這樣的問題創設要求考生具有整體思維與局部思維相結合的思想。

【解題策略】小流程物質轉化的反應分析可以分三步思考：首先分析流入、加入和流出的物質，瞻前顧后，確定反應物與生成物；再進行物質變化過程中的元素化合價分析，判斷反應類型；最后結合溶液環境是酸性、堿性，還是中性，來確定書寫化學反應用語時補加的物質。

快速書寫（或判斷）工藝流程題中信息型離子方程式可按如下思維模式：

復分解型離子方程式書寫

氧化還原型離子方程式書寫

2 .物質轉化的“成分”分析

物質發生轉化進行分離一般會出現“液”與“渣”的成分辨析。工藝流程題的命題，不論是制備流程還是提純流程都會不斷除去雜質成分，考查考生由礦料到產品基于元素守恒觀念確認舍棄“渣”還是“液”。在命題設計時可以從多角度考查物質變化后“液”與“渣”的成分。

例3.由制鋁工藝廢渣(主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸鐵鋁凈水劑的流程如下：

下列有關說法不正確的是

C. 濾液中主要存在的陽離子有：H+、Fe2+、Ca2+、Al3+

【解析】該問題視角是辨析“液”，情境創設的本質是預處理“浸取”操作發生化學反應的分析，鋁工藝廢渣的主要成分是Fe、Ca、Si、Al 等的氧化物，加入稀H2SO4后，除SiO2外其他氧化物溶解，但溶解后的鐵元素通過加入H2O2溶液一定以Fe3+存在。這樣的問題設計既有反應原理考查又有操作考查，核心反應是Fe2+與Fe3+的轉化，命題維度是借助于試題情境辨析“渣”與“液”的成分。

例4.試題見例2。

【解析】選項B 的問題視角是辨析“渣”，確定濾渣Ⅱ中的成分，從命題設計角度看有非常高的綜合性，思維視角要從分析第一步廢渣處理發生的化學反應開始，加入Na2CO3和O2，生成CO2氣體，缺少的部分生成物需要考生進行整體分析，依據流程“冷卻、水浸、過濾和調pH”得到濾渣Ⅱ和Na2CrO4與Na2CO3溶液進行判斷，Cr2O3發生了氧化還原反應生成Na2CrO4，而SiO2與Al2O3也分別與Na2CO3反應生成Na2SiO3和NaAlO2，所以通入CO2調pH 時Na2SiO3和NaAlO2與CO2反應，濾渣Ⅱ成分為Al(OH)3和H2SiO3沉淀。

【解題策略】“液”與“渣”的成分辨析是必備知識和關鍵能力的綜合考查。策略是利用整體思維找到反應原理，即物質生成的化學反應，再依據分離操作的目的確定“液”與“渣”的成分。

“濾渣”判斷的具體思維方法

“濾液”判斷的具體思維方法

3.物質轉化的“理論”分析

簡易流程題在命題設計時也會在反應原理上設置障礙，考查考生化學反應原理知識的應用。可以對溶解平衡、電離平衡、水解平衡和絡合平衡等理論的應用進行關鍵能力考查。

例5.實驗室用TiCl4水解法制備納米TiO2的簡易流程如下，下列說法錯誤的是

B. 氨水的作用可用勒夏特列原理解釋

【解題策略】物質轉化的理論分析首要任務是先發現平衡體系，然后才能用“理”分析，“理”就是基于平衡存在的事實，利用化學平衡移動原理解決問題，思維的切入點是影響平衡移動的因素：濃度、酸堿度、溫度或溶解度等。

4.物質轉化的“經濟”分析

工藝流程試題以工藝生產的真實情境為載體，工藝生產講究效益最大化，因此，命題設計時經常考查原料利用的經濟效益，考查節約成本，提能增效，提高產率。

例7.（節選）（2020年山東省學業水平等級考試卷，9題）以菱鎂礦（主要成分為MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3）為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下：

已知浸出時產生的廢渣中有SO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列說法錯誤的是

C.流程中可循環使用的物質有NH3、NH4Cl

例8.試題見例2。

【解析】選項C 命題設計比較直觀，流程中“廢渣”加入Na2CO3和O2處理有CO2生成，后面“濾液I”通入CO2調pH，推測CO2可再次利用，反應后過濾的濾液有Na2CO3，流程“廢渣”加入Na2CO3，說明也可利用，情境創設直觀容易上手。

【解題策略】簡易流程轉化后，物質是否可以從經濟學角度再次循環利用，只需分析物質變化，關注加入和流入物質與生成物質有無重合。抓住主干變化、主線主產品、支線副產品，循環利用。

5.物質轉化的“操作”分析

簡易流程題的命題設計中還有一個核心考點是物質分離操作，分析操作的注意事項與目的，近幾年經常考查。突破的關鍵是掌握“過濾、萃取分液、蒸餾與蒸發結晶”等基本操作的規范性與應用性。

例9.（2020年山東省學業水平等級考試卷，8題）實驗室分離Fe3+和Al3+的流程如下：

已知Fe3+在濃鹽酸中生成黃色配離子[FeCl4]-，該配離子在乙醚（Et2O，沸點34.6℃）中生成締合物Et2O·H+·[FeCl4]-。下列說法錯誤的是

A.萃取振蕩時，分液漏斗下口應傾斜向下

B.分液時，應先將下層液體由分液漏斗下口放出

C.分液后水相為無色，說明已達到分離目的

D.蒸餾時選用直形冷凝管

【解析】該題考查考生儀器使用與操作，難點是理解萃取與反萃取操作、明確分離的目的。萃取時分液漏斗要傾斜向上，方便振蕩時放氣，振蕩完成后靜置一段時間，將下層液體放出，上層液體從上口倒出，所以A 的表述是錯誤的；用乙醚做萃取劑，分液時Fe3+以締合物的形式存在于在乙醚中，水層無色達到分離目的；蒸餾操作分離出乙醚，選用直形冷凝管傾斜安裝是對的。

【解題策略】這類問題主要考查基本實驗操作，所以構建知識網絡有利于解題，重點關注“過濾、萃取分液、蒸餾與蒸發結晶”操作的實驗裝置及注意事項：

操作 適用范圍 裝置過濾 固相與液相的分離方法images/BZ_23_874_495_1075_821.png萃取分液利用物質性質由一個液相轉移到另一個液相的分離方法。萃取的作用: 從礦石的浸出液中，提取和富集有價金屬; 分離化學性質相近的金屬離子。被萃取物萃入有機相后，一般需要使其重新返回水相，此時把負載有機相與反萃劑( 一般為無機酸或堿的水溶液，也可以是純水) 接觸，使被萃取物轉入水相，這一過程相當于萃取的逆過程，稱為反萃取。images/BZ_23_876_990_1072_1396.png蒸餾 利用沸點差異液液分離images/BZ_23_835_1633_1119_1885.png蒸發濃縮降溫結晶提取溶解度隨溫度變化較大的物質、易水解的物質或結晶水化合物images/BZ_23_850_2037_1093_2329.png

選擇題中簡易流程的命題雖沒有二卷流程命題的綜合性，但命題角度都有一定的創新性。教學中應注重對學生“分析與推測”能力的培養，引導學生進行恰當的“物質”分析，此類試題就可迎刃而解。