新高考下化工流程題的命題特點與解題策略

孫華麗 寧方嶺

(濰坊新紀元學校,山東 濰坊 261108)

在新高考背景下,高中化學化工流程題目可以根據不同的生產過程以及不同自然資源的開發與利用,對各類題型進行分類與歸納.基于生產過程中所采用的不同的生產工藝,可以將高中化學化工流程題中生產制造環節分為以下三類,即以電解原理為基礎的生產過程、以原料轉換原理為基礎的生產過程、以雜質過濾和物質提純為基礎的生產過程.此外,也可以根據自然資源類型將高中化學化工流程題進行題型劃分.因此,對于學生而言,需要掌握正確的化工流程題命題特點,靈活進行解題.

1 化工流程題的命題特點

1.1 化工流程題的結構分析

通常情況下,高中化學工藝流程題目的結構可以分為以下三部分,分別是題引、題干以及題設.題引,其主要作用是將題中的各類信息進行詳細說明,如化工流程的生產目的、產品的特點與屬性、生產期間所需使用的原材料等.另外,在部分高中化工流程題中,為使學生能夠進一步明晰題目所給內容,加強對題目內容的理解,往往會根據題目內容形成一系列的圖形、表格等.題干,多數情況下此類型題目的題干往往為流程圖、邏輯圖等.通過此種方式將各類物質在轉化與生產期間的整個流程簡潔、清晰、全面地展現在學生面前,為學生后續的順利解題提供良好條件.題設,該部分的主要作用是將高中化工流程相關知識與題目工藝生產條件、流程等相關聯.通過在合理范圍內形成一系列的化學問題,從而確保學生通過題設對題引、題干開展全面分析,進而達到鞏固高中化工流程相關知識的效果,并加強學生實踐操作與理論知識的聯系.

1.2 化工流程題的考查范圍分析

在新高考背景下,高中化工流程題的考查范圍主要包含以下三方面內容:一是元素化合物,主要考查高中學生能否根據題目所給條件對相關物質的變化情況、變化條件、相關化學方程式等內容,進行準確的回憶、理解以及分析;二是高中化學知識基礎,如化學反應原理、化學公式等;三是化工實驗步驟與操作,主要考查學生能否根據題目所給出的實驗條件、實驗環境等內容以正確方式進行pH調節、物質提純、物質分離等相關操作.

1.3 化工流程題的常見考點分析

高中化工流程題的常見考點主要包括以下三方面內容:其一,物質提純與雜質分離.在此方面的常見考點有分餾、萃取、沉淀以及過濾等.其二,結晶過程分析.該方面需要學生結合實際情況,根據題目所給條件與參數對結晶全過程開展細致分析,其中涉及物質的蒸發、濃縮、過濾以及冷卻結晶等內容.其三,計算環節.在高中化工流程題的計算中主要涉及產量計算、純度計算、物質消耗量計算等方面.

2 化工流程題的解題策略

2.1 快速提煉題目中重要信息

由于新高考背景下高中化學化工流程題干內容復雜化、多元化,其中不僅存在文字說明,也包括生產流程與生產工藝、圖形或表格等相關信息.因此,當學生拿到高中化學化工流程題后,應當先對題干中文字部分進行精確、全面地閱讀與理解,明確生產流程中所需的產品原料、反應條件、最終產物、產物用途、副產物類型等相關內容.另外,為進一步加強解答內容的合理性與科學性,學生應當結合實際情況對化工流程題目背景進行判斷,明確其屬于實際工業生產還是實驗室研究生產,以此有效梳理實驗最終目的與所用生產工藝限制.若高中化學化工流程題中給出產品用途,則可以根據產品用途逆推產品形式,為題目的順利解答提供相關依據.

除此之外,還需要加強解題的規范性與標準性,如對離子方程式、化學方程式等進行合理配平;檢查可逆符號、等號是否書寫規范;明確標注溶液、氣體以及沉淀等物質的符號.同時,學生在解題時應當結合實際情況,對所形成的實驗方案進行全面評價與分析,如是否存在對環境的污染現象、是否對所使用的儀器或設備存在特殊需求、反應條件控制措施是否簡便、反應物種類及各類產物數量等,從而加強實驗方案的精確性與合理性[1].

2.2 化工流程題中常見的原料處理方法和作用

為進一步提高化工流程題的實際解題效率與解題速度,需要學生明確化工流程題中各類原料常見的預處理方式與作用.通常情況下,原料常見的預處理方法主要分為以下三種:第一,研磨粉碎.該方式適用于惰性物質,目的是通過物理研磨方式提高物質與氣體或液體之間的接觸面積,進而提升反應速率.第二,酸浸.該處理方式主要用于酸溶,即利用濃硫酸、硝酸、鹽酸等溶液溶解可溶性金屬,這樣能夠通過將與酸不溶物質隔離實現去除金屬雜質的效果.第三,煅燒、焙燒、灼燒.此處理方式能夠改變物質的組成成分與整體結構,進而為物質賦予可溶性.同時,煅燒、焙燒以及灼燒所需溫度極高,在高溫條件下能夠基于氧化、分解原理有效去除物質中有害成分或雜質[2].

2.3 陌生氧化還原反應方程式的書寫技巧

對于高中化學化工流程題而言,其多數情況下所涉及的反應化學方程式并不是學生所熟知的,因此,學生在解析過程中只能基于所學化學方程式與反應原理,對題目中潛在的化學方程式進行判斷與書寫,從而達到解題目的.在此過程中,需要學生有效掌握對陌生氧化還原反應方程式的書寫技巧,在實際解題過程中能夠正確、精準、完全地書寫陌生反應化學方程式,以此為后續的順利解題提供重要依據.首先,需要學生結合實際情況對變價后的化學反應產物進行精準判斷,而后聯系化工流程題中所給條件與重要信息明確相關生產流程中的最終產物;其次,配平變價物質的系數,而后根據化合價知識完成升降配平變價物質;最后,對所形成的配平化學方程式進行校驗與分析,并確定其合理性與規范性[3].

2.4 例題分析

例磷肥生產期間會形成副產物CaSO4·2H2O,即石膏.為推動相關企業的可持續發展,需要將石膏副產物轉化為氯化鈣水合物儲熱材料與硫酸鉀肥料[4].圖1為CaSO4·2H2O轉化工藝流程圖.

圖1 CaSO4·2H2O轉化工藝流程圖

問題一:在該生產流程中,所使用的生產原料除KCl與CaSO4·2H2O外還需要什么原料?

問題二:當碳酸銨溶液加入石膏懸濁液后是否會發生反應,若發生反應則寫出反應的離子方程式.

問題三:過濾Ⅰ操作所產生的固體可用于生產水泥的原料,請問該固體中含有哪些物質?以化學式表示.

問題五:已知在不同溫度條件下K2SO4在100 g水中達到飽和時溶解的量見表1.當溫度為60 ℃時,K2SO4的飽和溶液質量為591 g,當將其冷卻到0 ℃時,能夠析出的K2SO4晶體質量為多少?

3 結束語

綜上所述,學生在實際解題過程中,要加強對題目的分析力度,充分挖掘題目中的隱藏信息.根據現有條件與所給參數對化工流程的前后關系開展分析,進而明確生產流程主線與主產物、生產流程支線與副產物、是否存在有毒有害物質、在綠色環保角度下相關生產流程是否具有優化潛力以及具體優化措施等,而后利用規范、標準、專業的解題方式與作答技巧實現對化工流程題的高質量解答效果[4].