例談化學高考工藝流程題中與教材有關的核心反應

余講兵

摘 要：化學反應是化工生產的核心，其他操作都是圍繞核心的化學反應來進行組織實施的。在特定的工業情景下，把教材中的反應原理變成流程框圖表現，有利于培養學生處理和接受信息的能力，提升學生化學學科知識應用的綜合能力。

關鍵詞：核心反應;框圖;轉化

工藝流程題是以真實的工業生產過程為背景的命題形式，體現能力立意的命題指導思想。題目能夠綜合考查學生各方面的基礎知識，并考查學生將已有知識靈活應用在生產實際中解決問題的能力[1]。工藝生產過程由原料預處理、化學反應、產品的分離和提純三個部分構成，是將化工原料轉化為化工產品的過程，也就是化工生產的核心過程。化學反應是工業生產的核心，其他操作都是圍繞核心的化學反應來進行組織實施的。其中一種合成類流程題是從“含有核心元素的原料”到“含有核心元素的產物”的轉化為主線，以除雜和提純為輔線進行設計的。縱觀歷年高考工藝流程題的命題，多是源于教材但又高于教材。

一、真題再現

例題1：（2021年湖南卷）一種工業制備無水氯化鎂工藝流程如下：

下列說法錯誤的是

A.物質X常選用生石灰

B.工業上常用電解熔融MgCl2制備金屬鎂

C.“氯化”過程中發生的反應為MgO+C+Cl2 MgCl2+CO

D.“煅燒”后的產物中加稀鹽酸，將所得溶液加熱蒸發也可得到無水MgCl2

【答案】D

【題目考點】海水制鎂

【對應教材】

海水 → Mg（OH）2沉淀 → MgCl2溶液 →? MgCl2 ·6H2O →無水MgCl2→Mg

【解題注意】MgCl2溶液不能直接蒸干，否則得不到MgCl2，得到Mg（OH）2沉淀。

例題2：（2014年北京卷）NH3經一系列反應可以得到HNO3和NH4NO3，如下圖所示。

（1）Ⅰ中，NH3和O2在催化劑作用下反應，其化學方程式是

（3）N2O4與O2、H2O化合的化學方程式是

【答案】（1）4NH3+5O2 4NO+6H2O

（3）2N2O4+O2+2H2O=4HNO3

【題目考點】工業制硝酸

【對應教材】

1.第一階段：氨的催化氧化4NH3+5O2 4NO+6H2O

2.第二階段：NO2的生成和吸收

2NO+O2=2NO2? ? ? 3NO2+H2O=2HNO3+NO

3.計算關系：NH3 → NO→ NO2→ HNO3

4.主要設備：氧化爐、吸收塔

5.尾氣處理：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O

? ? ? ? ? ?2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

【解題注意】常考點 3NO2+H2O=2HNO3+NO產物NO的循環利用。

二、學生應掌握的內容

化學高考出現的流程題，既有對教材涉及的工藝原理的考查，也有對陌生方程式的書寫。解題時需要學生熟練掌握常規的主族金屬和非金屬元素的知識，也要對過渡元素的性質有一定了解。

三、高考涉及的幾個典型工業原理流程圖

工藝流程題是以實際的科學研究和工業生產為背景，以生產流程為載體，用流程圖呈現生產過程的一類習題。化學反應是工藝流程生產的核心，解讀化學反應對調控化學反應的條件、反應物的選擇、產品的分離等，都有一定的指導作用。依據教材中出現的核心反應原理，完成工業流程的框圖設計是對學生化學學科學習能力的提升。

（一）工業制粗硅及粗硅的精煉

【核心反應】 SiO2+2C i+4HCl

（二）工業合成氨

【核心反應】 N2+3H2 2NH3

條件：溫度：500？紫C;? 壓強：20? MPa～50? MPa;? 催化劑是鐵觸媒。

（三）工業制硫酸

沸騰爐 →? SO2氣體的凈化 → 接觸室（SO3的生成）

→ 吸收塔（H2SO4的生成）

【核心反應】

沸騰爐：4FeS2 + 11 O2

二氧化硫的制取和凈化階段

接觸室： 2SO2+O2 SO3

二氧化硫轉化三氧化硫階段

吸收塔：SO3+H2O = H2SO4

三個設備：沸騰爐、接觸室、吸收塔。

三種原料：硫鐵礦或硫黃、空氣、98.3%的濃硫酸

（四）海帶提碘

海帶? ?海帶灰 →? 含I-溶液 →? 含碘水溶液

→ 含碘的苯溶液 → I2

【核心反應】 2I-+ H2O2+ 2H+=2 H2O +I2

（五）海水提溴

海水

【核心反應】 2Br-+Cl2=2Cl-+Br2? ? SO2+Br2+2H2O=2Cl-? ? ?+2Br-+4H+? ? ? 2Br-+Cl2=2Cl-+Br2

高考化學工藝流程題通常以生產流程為載體，用流程圖呈現生產過程。題目以工藝流程原料處理、核心反應、分離提純為三條主線循序漸進，以相互融合的結構體系，將工藝流程路線的設計和核心知識的學習應用相互結合、相互支撐。引導學生利用核心認知視角開展科學探究，培養學生的信息提取分析力、邏輯推理能力、歸納論證能力、圖表分析能力。教材中的工業反應原理是流程工業的核心，掌握物質之間的轉化關系是我們解題的關鍵。

參考文獻：

[1]孫永江.無機工藝流程題解題思路分析[J].青少年日記（教育教學研究）， 2018（12）.

編輯/魏繼軍