流程结构透视 策略探究思考

王幼琴

[摘   要]化工流程题成为近几年高考化学的热点问题，该类问题以工业上物质的制取与提炼为背景，融合众多的知识内容，信息量大、逻辑性强，注重考查学生的信息提取和综合分析能力。以一道化工流程题为例，剖析流程题的解题思路，探究考题的结构，并提出相应的教学建议。

[关键词]化工流程题;结构;解题思路

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）11-0064-02

一、题目呈现

题目：在化学工业中一般使用电石渣[主要成分为Ca（OH）2和CaCO3]为主要原料来制取KClO3，图1是制备的主要工艺流程。

请据图回答下列问题：

（1）氯化过程的电石渣控制

在制备的氯化过程中需要控制电石渣过量，温度在75 ℃左右。氯化的原理是Cl2与Ca（OH）2反应生成Ca（ClO）2，而Ca（ClO）2进一步转化为Ca（ClO3）2，同时有少量的Ca（ClO）2会分解为CaCl2和O2。

①试写出Ca（ClO）2生成的化学方程式：________________________;

②在制取过程中为提升Cl2转化为Ca（ClO3）2的转化率，下列方法可以采用的是___________;

A.降低Cl2通入的速率

B.反应过程充分搅拌

C.加水使Ca（OH）2完全溶解

（2）氯化过程的方程式分析

氯化过程中物质转化的总的反应方程式为6Ca（OH）2+6Cl2=Ca（ClO3）2+5CaCl2+6H2O，之后进行过滤操作。

①试分析滤渣的主要成分：___________;

②滤液中的物质呈现一定的物质的量之比，则n（Ca（ClO3）2）∶n（CaCl2） _________1∶5（填写“大于”“小于”或“等于”）。

（3）产品的转化分析

已知向滤液中加入过量的KCl固体，能够将Ca（ClO3）2转化为KClO3。如果KClO3的含量为100 g/L，图2所示是部分物质的溶解度与温度的关系，试分析要从溶液中尽可能多地析出KClO3固体（设KClO3的含量为100 g/L），可以采用的方法是_________。

二、解法剖析

上述考题是典型的化工流程题，题干以工艺流程框图的形式呈现工业产品的主要提炼步骤，并搭配适当的文字描述来考查相关的化学工艺知识。分析题干的结构可以发现所有的流程步骤都是为问题服务的，主线是电石渣到KClO3的转化过程。流程可细分为前处理、化学转化和产品析出三个阶段，分析时需要充分利用考题的信息。

本题根据流程设置为三个问题，问题（1），分析氯化过程，其中第①问考查化学方程式的书写。根据题干信息可知反应物为Ca（OH）2和Cl2，而生成物为Ca（ClO）2、CaCl2和H2O，利用化合价的变化来配平方程式即可。第②问是基于转化率考查固气反应，需要结合化学反应的原理来分析：A选项，适当降低Cl2通入的速率可以使氯气充分被吸收;B选项，充分搅拌可以使反应物充分接触，因此利于氯气被吸收;C选项，加水溶解Ca（OH）2反而会使其浓度降低，因此不利于转化率的提升。选项A、B的方法正确。问题（2）是基于总的氯化反应方程式展开的问题分析。第①问分析滤渣的主要成分，首先需要理解过滤的原理，进而明确滤渣就是难溶或微溶于水的物质，然后结合电石渣的主要成分，很容易得知CaCO3难溶于水且不与氯气反应，为滤渣之一;同时，上一步的反应过程中必然有一定的Ca（OH）2残留，故为滤渣之二。第②问相对而言存在一定的难度，要分析化学反应中相关物质的量之比，不能仅仅根据化学反应式草率地得出结论，需要着重分析氯化反应的过程。根据题干信息可知Cl2与Ca（OH）2进行反应还会有Ca（ClO）2生成，因此其实际之比应该小于理论之比，即小于1∶5。问题（3），根据图像确定物质析出的方法，解决实际问题。图像呈现的是相关物质随温度变化的溶解度，要将KClO3从对应的溶液中析出，需要充分分析KClO3的溶解度特点。观察图像可知，KClO3的溶解度受温度的影响最大，因此可以采用“先蒸发浓缩，再冷却结晶”的方法。

参考答案：（1）①2Cl2+2Ca（OH）2= Ca（ClO）2+CaCl2+2H2O，②AB;（2）①CaCO3和Ca（OH）2，②小于;（3）先蒸发浓缩，再冷却结晶。

三、探究思考

化工流程题作为应用性较强的综合性考题，虽然知识拓展性强，难度相对较大，但考题的基本问题均来自化学的基础知识点，可通过对应知识的综合分析来解决。该类考题的题型特点、知识结构和解题思路存在一定的规律。下面将对其进行深入探究。

1.题型特点

化工流程题最为显著的特点是給出一些提示性信息，配合工艺流程图进行知识考查，其中对于流程图的理解是破题的关键。在对流程图进行分析时，可以采用分段处理的方式，即根据流程的作用及物质的变化将其分解为不同的阶段。总体而言，对于化工产品的制备题，可以将其分为原料预处理阶段、核心化学反应阶段和产品的分离提纯阶段，如图3所示。其中，核心反应中有时会涉及转化率的提升和原料的循环利用，而产品的分离提纯则涉及排放物的无害化处理，因此化工流程题也特别注重对绿色环保、循环利用主题的考查。如上述考题，打浆之前的流程就属于原料的预处理阶段，而用Cl2氯化到加KCl的转化流程则属于核心反应阶段，最后的提纯方法分析则属于产品的分离提纯阶段。

2.知识结构

化工流程题的命制是在工艺流程基础上对众多化学考点的融合，因此其考查的知识内容存在一定的共性。根据化工流程的框图阶段分割可知，其主要内容涉及对原材料的预处理、化学反应的基本原理（氧化还原、化学平衡、离子反应等）、绿色化学理念和化工安全操作等知识。

对应工艺流程题的考查内容，又涉及众多小的知识点，如预处理内容的溶解、灼烧、研磨等，化学反应中的条件控制、平衡移动、pH调节、方程式书写和浓度分析等，而最后的物质分离和提纯涉及对应的方法，如过滤、结晶、蒸馏、升华、盐析等。充分掌握这些化学名词和原理，对于工艺流程的分析是十分有利的。

3.解题思路

研究考题最为关键的一点是对其解题思路的分析，通过思路分析不仅可以充分掌握解题的方法，还可以形成基本的解题策略，这才是考题探究学习的意义所在。对于化工流程题可以采用如下解题思路：明晰整个化工流程的主要目的→结合信息分析每一步发生的化学反应→结合相应的化学知识思考对应的问题。

在具体分析时，首先可以大略读题，整体把握物质的投入与产出;然后细致读题，深入研究每一步的化学反应和基本原理;最后结合问题分析流程，规范作答。需要注意的是，一般化工流程题是模块式问题，前后问之间并不存在相互影响，因此不必纠结于部分问题。在分析时，对于一些较为模糊的流程步骤或复杂的框图，可以选择性跳过，只需要对其基本的流程目的和最终产物有所了解即可。而对于题干给出的文字信息和图形信息要多加注意，以便随时调用，配合答题。

四、教学启示

本题是在“注重应用，素质拓展”背景下命制的，不仅涉及众多的知识内容，而且贴近生活生产实际。学习掌握该类题型对于学生的发展具有重大的意义。考题以工业上电石渣制取氯酸钾的工艺为载体，融合方程式书写、化学转化率、物质的浓度分析、物质的提纯方法等知识，综合性、逻辑性较强，在解答时需要掌握一定的方法。

从化工流程题的结构来看，其属于信息阅读类题型，解题时需要充分调用题干的文字信息和圖表信息，从中提取关键信息助力解题。因此，在解题教学中，教师的首要任务是指导学生掌握读题的方法，可以采用重点提炼的方式，即引导学生对题干中的重点语句画线，从中提炼关键词。而对于化工流程图则需要引导学生关注流程中的关键过程、反应条件和控制方法等，指导学生解题时随时调用提炼的信息，为解题服务。

从考题考查的内容来看，大部分来源于教材的重点知识，因此扎实学生的基础是教师教学的重要任务。教师应引导学生回归基础，重视基础问题的分析与解答，包括基本的反应原理、化学方程和操作方法，以及规范的语言表达和准确的术语描述;同时，引导学生进行知识的融合和体系的构建，形成对化学知识的总体性认识，促进学生知识迁移能力的提升。

（责任编辑 罗   艳）