高考化学工业流程题解答策略

聂光明

本文系2016年度河南省基础教育教學研究项目《高中化学实施有效教学的策略研究》（JCJYC16070532）的研究成果。

摘 要：在新课程基本理念指引下，高考化学试题对学生基本知识、基本能力的考察在内容和形式上正发生着变化，传统的无机推断题正逐步演变为化学工业流程题。该题型综合性强，难度大。为了提高课堂教学效果，实现有效教学，本文对这一题型的解答提出了策略建议。

关键词：高考试题；工业流程；策略建议；有效教学

新课程基本理念指出：“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发，帮助学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的与化学相关的社会问题，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。”高考化学试题中对学生基本知识、基本能力的考察在内容和形式上也随着课程标准对课程的基本理念的描述而发生着变化。纵观近几年各地高考试题，传统的无机推断题正逐步演变为化学工业流程题。化学工业流程题（简称化工流程题）是根据化学课程与教学的评价要求和学生的知识储备及其认识发展阶段水平，将化工生产过程中的主要操作步骤或物质转换用清晰、简洁、明确、能够符合学生阅读理解基本能力的流程图的形式将其呈现出来，然后根据流程中涉及的中学化学知识进行设问，从而形成与化工生产紧密联系的试题。

一、化工流程题基本结构

题头：介绍该工艺生产的原料、目的、原理。

题干：用框图形式将操作步骤、物质转换、分离提纯等主要生产工艺流程呈现出来。

题尾：根据流程中涉及的化学知识设问。一般包含原料的溶解，物质的富集，各步骤产物的成分确定，主要产品的提纯原理与操作，目标产物的产率、原料转化率的计算等。通常涉及氧化还原反应、离子反应、溶液的酸碱性、化学反应速率、化学平衡、难溶电解质溶解平衡、电化学等化学核心问题。

二、化工流程题基本特点

1.取材真实

试题以真实的化工生产过程为背景，通过对该工业流程进行简化编制成试题。通过真实的化学工业情景，充分体现了化学知识的应用价值，让学生体会学有所用，体会化学与人类的生产和生活密切相关。

2.信息量大

题目往往会先介绍该工业产品在生产生活中的实际用途，生产该产品所采用的原材料、工艺等。在题干中，会经常出现一些在学生理解范围内的化工术语，例如煅烧、粉碎、酸浸、表面处理。命题者有时还会根据学生理解该工业流程或者答题的需要，给出一定的物理化学数据，例如物质的溶解度、熔沸点，金属阳离子沉淀的pH范围。

3.角度广泛

化学工业流程题就像是一个大拼盘，能很好地把许多高中化学知识有机结合在一起，考查的内容几乎可以遍布高中化学的每一个模块，例如化学基本概念与理论、元素及其化合物、化学实验、化学计算。

4.呈现形式简洁

根据学生的认知水平及知识储备对流程中的信息进行简化处理，用简洁、清晰、明确、符合学生基本理解能力的流程图的形式将其表示出来。

5.信息比较隐蔽

题目中部分信息隐含在流程的整个过程或前后数据中，找到其前后关系难度较大。

6.综合能力要求高

试题构思新频，命题角度灵活，涉及知识面广，要求学生熟练掌握高中化学基础知识。而且题目阅读量较大，要求学生能够在较短时间内阅读并理解信息，然后提取有用信息进行答题。因此要很好地解答化工流程题，学生要具备较高的化学学科能力素养。

三、化工流程题解答策略

1.寻找工业生产流程主线与核心

通过工业生产流程的主线，对化工生产的流程和工艺手段、操作的名称和目的进行分析，其规律是“主线主产品，分支副产品，回头为循环”。如下图：

2.正确理解流程图前后的关系

分析每步反应的反应物、产物及副产物，通过流程的前后联系，明确整个流程中每步操作的目的。需要注意的是，流程中的每一步操作都是为了后面的操作而服务。比如原料的预处理主要是对原料进行表面处理，然后除杂、净化，方便后续的操作。产物的制备主要涉及核心反应的反应条件控制。物质的分离与提纯主要是把产物与副产物根据理化性质的不同进行分离，并且对产物进行提纯。各个环节往往还涉及物质的循环使用、污染物的处理等“绿色化学”问题。

3.挖掘图表中有效信息和关键字词

化工流程题将所要表达的信息以文字、框图、表格、图像等形式呈现出来，而解题需要对这些信息进行阅读、整理、分析、理解、组合和应用，找出有效信息，发现问题，打破惯性思维，将信息向深层次拓展，进行信息整合，为正确解答问题创造条件。

4.熟悉常见工艺手段、操作名称和目的

（1）原料的预处理

涉及的原料，一般是矿石、工业废渣、工业废水等。常见的预处理的方法有：①高温煅烧、灼烧、焙烧——使物质的结构发生改变，或者让原料中某些杂质经过煅烧后变成可挥发性的物质而除掉，方便后续的处理与操作。②研磨——以增大接触面积而加快反应速率。③浸出——固体加水（酸或碱）溶解得到离子。水浸——加入水让可溶于水的物质溶解；酸浸——加入酸让可溶于酸的物质溶解，一般是活泼金属、金属氧化物、金属氢氧化物等；碱浸——除去原料表面的油污，或者加入碱让可溶于碱的物质溶解，一般是酸性氧化物或者铝及其化合物。

（2）反应条件的控制

①pH的控制：控制溶液的酸碱性，使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀，比如调节pH使Fe3+、Cu2+分步形成氢氧化物沉淀。②控制蒸发或反应时的气体氛围：比如蒸发或反应从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。③温度的控制：控制反应速率或促使平衡向某个方向移动；促进（或抑制）某物质结晶析出；防止某些物质在高温时分解，如有H2O2参与的反应。④趁热过滤：若目的是获得固体，则是为了防止其他物质析出导致产品不纯或防止温度降低固体溶解；若目的是获得液体，则是为了防止温度降低析出固体，造成损耗。⑤洗涤：洗去晶体表面的杂质离子。若是冰水洗涤，可减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗；若是挥发性有机溶剂（乙醇、乙醚等）洗涤，除了减少晶体溶解损耗外还便于晶体后期的干燥处理。

5.掌握化学工藝流程题的解题思路与技巧

（1）了解化工流程题的设问特点

①问题各自相对独立，一般无连带关系，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。②题目中看似超纲的内容要么有信息提示，要么与解答题目无关。③题目中往往有与流程图无关的问题设问，可以根据已有的知识直接去完成。

（2）形成基本答题模式，注重文字叙述规范

常见的答题策略有：①分离提纯操作化学用语：蒸发浓缩、冷却结晶；过滤（趁热过滤）；萃取、分液；蒸馏（分馏）等。②平衡移动有关问题解答需遵循“阐明体系中存在的核心平衡→所采取的措施、改变的条件→导致平衡如何移动、产生什么结果”这样的步骤。③检查装置气密性：装置形成密闭体系→操作（微热、加水等）→描述现象→得出结论。④物质检验操作步骤：取少量样品→加入试剂→观察现象→得出结论。⑤洗涤沉淀：通过玻璃棒往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。⑥检验沉淀是否洗干净：取最后一次洗涤液，加入试剂，鉴别某一种可溶性离子。⑦某一步骤是为了除杂时，应该写明“是为了除去某物质中的什么杂质”，不能只写“除杂”“干燥”等万能式不具体的答案。

四、化工流程题解答举例

题头：碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的流程如下：

题干：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

题尾：回答下列问题：

（1）粉碎过筛的目的是__________________。

（2）加入少量NaHCO3的目的是__________。

（3）反应釜中发生反应的离子方程式为______。在实际生产中，常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有11.2 L（标准状况），则相当于NaNO2的物质的量约为_________。

（4）聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。pH偏小时Fe3+水解程度弱，pH偏大时则_____。

（5）相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是_____。

【解析】废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等，将过量废铁屑加入稀硫酸中，发生反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O，Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，Fe2（SO4）3+Fe=3FeSO4。然后加入NaHCO3并搅拌，调节溶液的pH，发生反应：Al3++3HCO-3=Al（OH）3↓+3CO2↑，所以滤渣的成分是Al（OH）3，过滤得到FeSO4，向FeSO4溶液中加入稀硫酸和NaNO2，酸性条件下，NaNO2和FeSO4发生氧化还原反应生成Fe3+、NO，将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁。（1）废铁屑粉碎，可以增大反应物接触面积，增大反应速率。（2）根据氢氧化物沉淀的pH知，在pH为4.4～7.5之间将Al3+转化为Al（OH）3沉淀，而Fe2+不能生成沉淀，所以加入NaHCO3的目的是调