淺析工業流程題解題策略

張 丹

(遼寧省葫蘆島市興城市高級中學 遼寧 興城 125100)

1.前言

2017年新一輪的課程改革開始施行，提出了“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據推理與模型認知”、“科學探究與創新意識”、“科學態度與社會責任”5個化學學科核心素養，基于以上學科教學目標要求，反映化工生產技術的工業流程題，便成為高中化學新增題型之一，在高考試題中所占分數值大，且難度為中度偏上。主要以簡單的文字、框圖用箭頭連接設計成流程圖的形式呈現的，考查的內容包括：原料的預處理、反應條件的控制、元素化合物的知識、常見物質的性質、方程式的書寫、化學平衡、反應速率、水解平衡、溶解平衡、反應熱、電化學、綠色化學思想、基本實驗操作等。情境真實、綜合性強、考查范圍廣、強調對知識的靈活應用。

2.工業流程題的解題策略

2.1 分析思路。

(1)首先要仔細審題確定原料和目標產物，解決“干什么”的問題。從元素的角度分析雜質成分和轉化的主要元素，利用已知的知識初步分析主要元素可能涉及轉化反應。

(2)其次初步讀流程，解決“如何做”的問題，從整體上明確除雜和轉化的方法。再讀問題，將相對獨立的問題先作答，節省做題時間。

(3)最后結合題中信息和問題著重分析流程中的重點步驟，問題中未涉及到的、對解題無用的復雜步驟不必太過糾結。

(4)一般工業流程主要分為以下幾步：

2.2 必備知識。常見物質的性質。如：Na2O2、Cl2、H2O2、SiO2、NaClO、NaClO3、NaClO2、Na2SO3、SO2、HNO3、H2SO4、Fe3+、Fe2+等。常見的氧化劑：MnO4-、ClO-、ClO3-、Cr2O72-、Cl2、H2O2、HNO3、O2、濃H2SO4、Br2、Fe3+、I2、S。常見的還原劑：CO、H2、金屬單質、S2-、SO2、SO32-、I-、Fe2+、Br-、Cl-等。抓住物質類別的通性和具體物質的特性、學會從元素化合價的角度分析物質的氧化性和還原性，根據化學反應發生的條件，判斷物質之間是否發生反應、發生哪些反應及生成物。

(1)掌握一些基本的實驗操作及儀器。過濾、分液、萃取、蒸餾、結晶：蒸發濃縮、冷卻結晶；蒸發結晶、趁熱過濾；在干燥的HCl氣流中加熱。灼燒等。

(2)對反應條件的控制，主要從以下幾方面考慮：反應速率、化學平衡、生產成本、對設備的要求等。

2.3 常見問題及思考方向。

(1)原料預處理的方法：水浸、酸浸、堿浸、焙燒等。

(2)提高浸取率的方法：攪拌、升高溫度、將原料粉碎、適當增大酸(堿)的濃度等。

(3)原料轉化的反應：

①氧化還原反應。

②復分解反應。

③電解法:電解氧化法、電解還原法。

(4)利用鹽的水解，調PH值除雜的方法：控制PH在一定范圍使雜質沉淀完全。

(5)在反應過程中控制溫度在一定范圍內的原因(分兩個角度答題)

①溫度過高，需要考慮反應物的穩定性(如：KMnO4、H2O2等)、揮發性(如：鹽酸、Br2、濃氨水等)、升華(如：碘單質)、鹽水解程度；對于可逆反應，考慮平衡移動；副反應發生或者增多。

②溫度過低，反應速率緩慢。

(6)趁熱過濾的目的：防止某物質降溫結晶。

(7)減壓蒸發(低溫蒸發)原因：思考方向同溫度過高。

(8)檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法：取最后一次洗滌液于試管中，加試劑，說現象、得結論。(與離子檢驗方法有關)

3.考查試題類型

例1(2018全國Ⅱ卷第26題)

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。

【反思】：本道無機工業流程題主要考查元素化合物的知識、電化學知識、方程式的書寫。主要涉及了PbSO4、Fe3+水解平衡等元素化合物知識。解決本類題目可從以下幾個方面了解流程：①反應物是什么；②發生了什么反應；③該反應造成了什么后果，對制造產品有什么作用。即抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產品而服務的。

4.結束語

“學起于思，思源于疑”，在教學過程中，要關注學生思維的變化，在復習中搭建階梯，適時引導，激發學生的求知欲，培養分析解決問題的能力，總之，掌握工業流程題的基本步驟，熟練掌握工業流程中的必備知識，學會對常見問題的分析方法，分析步驟時采用“瞻前顧后”、“前后呼應”等分析方法，就可以突破工業流程這個“紙老虎”。