王曉寧
無機工業流程題是高考化學試題中具有鮮明特色的題型,此類試題陌生感強、信息多、難度大。本文將對工業流程題的命題方向、考查內容、重難點突破及解題策略進行具體分析,幫助考生化難為易,順利作答。
明確命題方向
研究近五年全國卷中的工業流程題的命題背景和考點,可發現該類試題的三大命題特點。
一是現實感與陌生感強。試題以現代工業生產為依托,采用考生平時未見到的陌生物質為載體,且與化工生產、產品提純、環境保護等相融合。
二是信息量大,呈現方式多樣。縱觀近五年高考,該類試題文字一般不少于500字且專業術語多,出現了酸浸、堿浸、反萃取等陌生詞匯;資料、圖表多,重點考查考生從大量信息中提取關鍵信息并分析問題、解決問題的能力。
三是綜合性強,考查內容廣泛。高考試題主要考查元素化合物性質、基本理論(氧化還原、離子反應、鹽類水解、溶解平衡、電化學原理)、化學實驗(條件控制、基本操作等)以及化學計算,重點考查考生閱讀理解信息,迅速將其與已學知識方法建立聯系,并運用化學語言進行表達的綜合能力。
明確命題內容和考查方式,掌握高頻考點
工業流程題一般由三部分組成:題干、流程圖、問題。題干主要給出原料成分和目標產物;流程圖中一般包括原料預處理、核心反應、分離提純等環節;問題部分一般根據流程的邏輯順序進行設問,設問內容主要是陌生方程式書寫、條件控制、除雜與提純、方案設計與評價等。對近五年高考題進行梳理,涉及的高頻考點可歸納為四個方面。
1.原料預處理方式及作用
題干所給的原料一般是礦石、廢渣、廢水等,常見預處理方式有研磨或者粉碎、攪拌(減小原料粒徑,增大反應物接觸面積,加快反應速率,使其充分反應)、水浸、酸浸、堿浸(物理溶解或與浸取液反應,使可溶性離子進入溶液,不溶物通過過濾除去)、灼燒或者煅燒(除去可燃性雜質或使其在高溫條件下氧化、分解)。
2.核心反應原理與條件控制
核心反應滲透物質轉化思想,要求考生在陌生情境下書寫方程式。控制反應條件通常涉及溫度、濃度、壓強、溶液的酸堿性等,要求考生圍繞產品制備,依據所學化學基本理論(化學反應速率、化學平衡理論)進行選擇或評價,如一般從反應速率和平衡移動兩個角度對溫度、濃度、壓強進行分析;調節溶液的pH來實現除雜,原則上在有利于除去雜質的同時不引入新的雜質,例如除去銅離子中的三價鐵離子,可以加氧化銅、氫氧化銅、堿式碳酸銅等物質來調節溶液的pH。
3.產品分離與提純方法
通過核心反應得到的產品一般需要進行分離提純才能保證產物的純度,考生要根據題目對物質的描述和相關性質,參考物質存在的狀態選擇不同的操作。一般采用蒸發結晶、降溫結晶或重結晶等方法來進行固體產品的分離與提純,通過蒸餾和分餾、萃取和分液、鹽析等方法分離提純液體產品,通過洗氣、冷卻等得到純凈的氣態產品。
4.運用綠色化學思想進行評價
高考題目一般選用真實的工業生產情境,解題時需要考慮生產的實際問題,如核心反應中的成本意識(原子利用率、浸出率、轉化率、原料價格、能耗控制、原料、能量的循環利用)、經濟效率(生產速率、催化劑使用、反應條件選擇)、綠色化學(無污染、無腐蝕,廢氣、廢渣、廢水的處理)等。
建立流程一般解題思路,掌握重難點突破方法
1.三步做題思路,精準又省時
依據流程題的命題內容和試題特點,考生可采用三步做題法,重點解讀三部分。
第一步:粗讀題干,快速瀏覽試題。明確流程圖的起點(原料組成)和重點(產品組成),把握流程的主線,分析產品從哪里來、到哪里去,重點標注原料的成分、已知信息等。若題中有與流程無關的問題,可直接作答,例如原料或產品中某元素的化合價是多少、某物質的化學名稱、電子式書寫等。
第二步:結合問題,精讀局部流程。流程題的設問一般相對獨立,且題目的設問順序與流程圖順序是一致的。考生可結合問題精讀每個環節的對應部分流程,明確每一個環節的目的是什么,重點關注采取了什么方式或發生什么反應來實現該環節。
(1)對于原料預處理環節,關注重點有兩個:一是采用什么方式處理,發生了物理變化還是化學變化;二是如何提高處理的效果,例如酸浸時,為提高浸取效率,適當升高溫度、適當增大酸的濃度、攪拌、延長浸取時間等都是可采取的措施。
(2)關于核心反應條件控制環節,精讀重點應放在核心反應所涉及的反應物和生成物的用量、狀態上,如加入哪些試劑、除去了哪些雜質,結合圖表信息進行精準回答。對于核心反應的條件控制,常考的有溫度、壓強、濃度、溶液的pH等,通常要求考生運用化學基本理論,對采取的控制條件進行解釋,考生應結合題干中表格或圖象信息找到答題角度,并運用化學術語準確描述。
(3)物質分離與提純的環節,考生要明確雜質是什么,其存在的狀態和性質,依據題干所給信息進行對號入座。考生需掌握常見的物質分離與提純的方法,結合題干中的具體信息(狀態和性質)做出判斷。
第三步:對于粗讀和精讀后都沒有解決的問題,此時要檢查題目中的信息是否已經完全利用,再進行思考,進而得出答案。對于讀不懂且沒有設置問題的部分,如果不影響其他問題的解答,不用在此耗費過多時間。
無機工業流程題之所以成為高考命題熱點,是因為該題型既能充分體現化學的學科價值,也能綜合考查考生將與化學相關的實際問題分解,綜合運用相關知識和科學方法,解決生產、生活實際和科學研究中的化學問題的能力。因此考生要重視基礎知識,洞悉高頻考點及其考查角度,并掌握解決流程題的思路和方法,才能在高考中占據主動地位。