楊斌元
化工流程題能夠以真實的工業生產過程為背景,體現能力立意的命題為指導思想,能夠綜合考查學生各方面的基礎知識以及將已有知識靈活應用在生產實際中解決問題的能力。所以,這類題成為近年來高考的必考題型。
筆者結合近幾年高考試題的命題特征和實踐教學經驗對這一題型提出一些淺顯的看法和認識,以此拋磚引玉,能為備考學子提供些許幫助。
化學工藝流程題就是把化工生產過程中的重要生產工序和主要流程,用框圖的形式表示出來,并圍繞生產流程中涉及的有關化學知識和原理設置問題,形成與化工生產緊密聯系的化學工藝問題。其流程主線可表示為:
化學工藝流程題的結構分為題引、題干和題設三部分。題引就是用引導性的語言,簡單介紹該工藝生產的目的、原料、產品,有時還提供相關的表格、圖像等參考數據或信息;題干主要就是用框圖形式將原料到產品的主要生產工藝流程表示出來;題設就是根據生產過程中涉及的化學知識設計成系列問題,要求考生依據化學原理進行分析解答。
化工流程題基本的題型:一是制備類實驗化工流程題。此類工藝流程題一般有多步連續的操作完成,每一步操作都有具體的目標、任務。審題的要點要放在與題設相關操作的目標任務上,分析時要從成本角度(原料是否廉價易得)、環保角度(是否符合綠色化學理念)現實角度等方面考慮;解答時要看框內、看框外、里外結合;便分析,邊思考,易處著手;先局部,后全盤,逐步深入。而且還要看清問題,不能答非所問。要求用理論回答的試題應采用“四段論法”:本題改變了什么條件→根據什么理論→所以有什么變化→得出結論。
如[2009高考·山東卷·30](16分)孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3,還含少量Fe、Si的化合物,實驗室以孔雀石為原料制備CuSO4?5H2O及CaCO3,步驟如下:
請回答下列問題:
(1)溶液A的金屬離子有Cu2+、Fe2+、Fe3+:從下列所給試劑中選擇:實驗步驟中試劑①為______(填代號),檢驗溶液A中Fe+3的最好試劑為______(填代號)。
a.KMnO4 b.(NH4)2S c.H2O2 d.KSCN
(2)由溶液C獲得CuSO4·5H2O,需要經過加熱蒸發,______,過濾等操作。除燒杯、漏斗外,過濾操作還用到另一玻璃儀器,該儀器在此操作中的主要作用是______。
(3)制備CaCO3時,應向CaCl2溶液中先通入(或先加入)______(填化學式)。若實驗過程中有氨氣逸出、應選用下列______裝置回收(填代號)。
(4)欲測定溶液A中Fe2+的濃度,需要用容量瓶配制某標準溶液,定容時視線應______,直到______。用KMnO4標準溶液滴定時應選用______滴定管(填“酸式”或“堿式”)。
【考點分析】考查化學實驗的基本操作、物質的提純與鑒別、實驗室安全等。
解析:(1)為使Fe2+、Fe3+一塊兒沉淀,要加氧化劑將Fe2+氧化而又不引入新雜質,選H2O2;檢驗Fe3+選擇SCN-。(2)從溶液中要析出晶體,采用冷卻結晶法;過濾時要用到玻璃棒引流。(3)CaCl2溶液不能與CO2反應,加入堿能反應,但又不能引入雜質,應通入NH3(或先加入NH3·H2O);氨氣極易溶于水,要注意防倒吸,a裝置廣口瓶內的進氣管長,容易倒吸,c裝置中的倒置漏斗,d中的多空球泡可以防倒吸。
二是模擬化工生產原理類工藝流程題,有些化工生產選用多組原料,事先合成一種或多種中間產物,再用這一中間產物與部分其他原料生產所需的主要產品。以這種工藝生產方式設計的工藝流程題,為了便于分析掌握生產流程的原理方便解題,最好的辦法就是將提供的工藝流程示意圖劃分成幾條生產流水線,上下交叉分析。構成交叉分析的題型,提供的工藝流程中至少有三個因素(多組原料,中間產品,多種產品)和兩條或多條生產流水線的化工生產工藝。利用交叉分析法接工藝流程題的關鍵,在于找準中間產品(有時可能會出現多種中間產品)和流水生產的分線,在分析過程中,抓住中間物質的有關聯系,逐一破解。
綜述:高考對本專題內容的考查通常以重要化工產品的生產為主線涉及相應問題,重點考查基本化學反應原理在化工生產中的應用,通過對生產過程中物質的循環利用,“三廢”的處理,加強對綠色化學、環境保護的認識;能力方面主要著眼于考查考生對知識的遷移及綜合應用能力以及考生設計實驗的能力。解題過程堅持十六字方針,即:明確原理、交叉分析、整體思維、化繁為簡。
(作者單位:甘肅省武威第二中學)