《化學(xué)與技術(shù)》模塊備考策略

江蘇 陳 穎

《化學(xué)與技術(shù)》模塊備考策略

江蘇 陳 穎

《化學(xué)與技術(shù)》模塊一般以工藝流程的形式考查。考生在復(fù)習(xí)備考時(shí)，應(yīng)緊緊依據(jù)考綱要求，立足重點(diǎn)知識(shí)，有意識(shí)地培養(yǎng)應(yīng)用基本化學(xué)知識(shí)解釋、解決有關(guān)技術(shù)問(wèn)題的能力。為了提高復(fù)習(xí)的針對(duì)性和有效性，我們?cè)趶?fù)習(xí)時(shí)要特別注意以下三個(gè)問(wèn)題。

一、了解高考考情

1．命題規(guī)律

研究近年來(lái)的高考試題可以發(fā)現(xiàn)，高考對(duì)《化學(xué)與技術(shù)》模塊的考查，通常都是選取與化學(xué)相關(guān)的新科技成果、社會(huì)熱點(diǎn)、環(huán)境問(wèn)題、資源的開(kāi)發(fā)利用、廢棄物的處理等為命題素材，從化學(xué)與資源的開(kāi)發(fā)利用、化學(xué)與材料的制造和應(yīng)用、化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面選取一個(gè)角度為切入點(diǎn)，考查涉及化學(xué)工藝流程、反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)操作方法、化學(xué)用語(yǔ)和化學(xué)計(jì)算等內(nèi)容。

（1）化學(xué)與資源開(kāi)發(fā)利用：中學(xué)階段的資源開(kāi)發(fā)利用主要涉及空氣、海水資源、礦產(chǎn)資源的綜合利用。通常以空氣分離、海水淡化、氯堿工業(yè)、制堿工業(yè)等工藝為載體，考查空氣分離、海水淡化、硬水軟化的方法及原理和海水提鎂、海水提溴、氯堿工業(yè)等知識(shí)。

（2）化學(xué)與材料的制造和應(yīng)用：通常以金屬冶煉、非金屬材料制備以及重要化工原料（如膽礬、氯化鋇、含硅物質(zhì)）的制備等內(nèi)容為命題背景，考查元素化合物、化學(xué)反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及三廢處理等知識(shí)。

（3）化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：通常以合成氨、硫酸和硝酸的制備與應(yīng)用、化石燃料的綜合利用、農(nóng)產(chǎn)品的加工、醫(yī)藥材料的制備等為背景，考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的元素、平衡移動(dòng)原理等知識(shí)，同時(shí)還滲透尾氣處理方法與技術(shù)。

2．考向預(yù)測(cè)

今后高考對(duì)《化學(xué)與技術(shù)》模塊的考查，命題方式不會(huì)改變，題目的背景可以不斷翻新，但考查的基礎(chǔ)知識(shí)不變。以國(guó)家藍(lán)色經(jīng)濟(jì)帶政策落實(shí)為素材，考查海水資源的綜合利用；以新絲綢之路戰(zhàn)略為背景，考查西部資源的開(kāi)發(fā)利用，這些都可能成為命題的熱點(diǎn)。

二、理解重點(diǎn)知識(shí)

該模塊的試題立足生產(chǎn)實(shí)際，解題時(shí)需要理解一些重要的名詞、術(shù)語(yǔ)和方法。

1．生產(chǎn)原料的處理方法

（1）加快反應(yīng)速率：常用方法是原料粉碎、升高溫度、攪拌等。

（2）溶解：通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等。

（3）灼燒、焙燒、煅燒：改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化或分解。

（4）控制反應(yīng)條件的方法：因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)是有條件的，往往要在一定的濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等條件下進(jìn)行，有時(shí)還需要在一定的酸堿性條件下進(jìn)行，所以生產(chǎn)中必須控制反應(yīng)條件，其中溫度和酸度的控制是條件控制的兩大主旋律。

2．分離提純的常用方法

（1）調(diào)溶液的pH除雜：控制溶液的酸堿性可使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)應(yīng)滿足兩點(diǎn)：能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；不引入新雜質(zhì)。

（2）試劑除雜：應(yīng)滿足除雜實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)基本要求。

（3）加熱：加快化學(xué)反應(yīng)速率或促使化學(xué)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)。如果在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物，則要注意對(duì)溫度的控制。

（4）降溫：防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)溶解（或分解）或使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動(dòng)。

（5）萃取：萃取所需的儀器、萃取劑的選用和操作方法。

3．產(chǎn)品處理的常用方法

（1）洗滌：洗滌的目的通常有：除去晶體表面的可溶性雜質(zhì)；洗滌過(guò)濾所得到的殘?jiān)延杏玫奈镔|(zhì)，如目標(biāo)產(chǎn)物盡可能洗出來(lái)，以提高產(chǎn)率；防止污染環(huán)境，如濾渣表面有一些對(duì)環(huán)境有害的重金屬離子等物質(zhì)，就要洗滌。常用的洗滌試劑可以是蒸餾水、冷水、有機(jī)溶劑（如酒精、丙酮等）、該物質(zhì)的飽和溶液。用酒精洗滌的好處是：可以降低晶體因溶解而造成損失，可以除去表面的水分，酒精易揮發(fā)，晶體易干燥。

（2）蒸發(fā)：目的是蒸發(fā)掉一部分溶劑。有時(shí)要考慮反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍以抑制水解，如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時(shí)，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防止它們水解。

（3）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：適用于雜質(zhì)隨溫度變化溶解度變化不大物質(zhì)的分離提純，如除去KNO3中的少量NaCl。

（4）蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾：適用于雜質(zhì)隨溫度變化溶解度變化較大物質(zhì)的分離提純，可減少雜質(zhì)晶體的析出，如除去NaCl中的少量KNO3。趁熱過(guò)濾的方法有：漏斗預(yù)熱、用少量熱蒸餾水通過(guò)過(guò)濾器、帶加熱裝置的漏斗、抽濾。

（5）重結(jié)晶：將晶體溶于溶劑以后，又重新從溶液中結(jié)晶的過(guò)程，可以使不純凈的物質(zhì)進(jìn)一步純化。

（6）晶體的干燥：要得到干燥的晶體，常見(jiàn)的干燥的方法有自然晾干、濾紙吸干、在干燥器中干燥、烘干（適用于熱穩(wěn)定性較好的物質(zhì)）。

三、分析高考真題

做再多的模擬題也不如做高考真題，分析高考真題可以以一當(dāng)十，提高復(fù)習(xí)的效率。

例1 （2015·全國(guó)卷Ⅰ）氯化亞銅（CuCl）廣泛應(yīng)用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系，在潮濕空氣中易水解氧化。以海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）為原料，采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)CuCl的工藝過(guò)程如下：

回答下列問(wèn)題：

（1）步驟①中得到的氧化產(chǎn)物是____________，溶解溫度應(yīng)控制在60～70℃，原因是_________________________。

（2）寫(xiě)出步驟③中主要反應(yīng)的離子方程式___________。

（3）步驟⑤包括用pH＝2的酸洗、水洗兩步操作，酸洗采用的酸是________（寫(xiě)名稱）。

（4）上述工藝中，步驟⑥不能省略，理由是___________。

（5）步驟②④⑤⑧都要進(jìn)行固液分離。工業(yè)上常用的固液分離設(shè)備有________（填字母）。

A．分餾塔 B．離心機(jī)

C．反應(yīng)釜 D．框式壓濾機(jī)

（6）準(zhǔn)確稱取所制備的氯化亞銅樣品mg，將其置于過(guò)量的FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后，加入適量稀硫酸，用amol·L－1的K2Cr2O7溶液滴定到終點(diǎn)，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反應(yīng)中被還原為Cr3＋，樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______。

解析：（1）NH4NO3和稀硫酸混合后，溶液中等于有了強(qiáng)氧化性的HNO3，可將Cu氧化為Cu2＋，所以氧化產(chǎn)物為Cu2＋。溫度太低反應(yīng)太慢，溫度太高銨鹽會(huì)分解，故反應(yīng)需控制溫度在60～70℃。（2）反應(yīng)③中Cu2＋氧化SO23－，生成SO24－和CuCl。（3）因?yàn)楫a(chǎn)物為（NH4）2SO4，為了不增加雜質(zhì)，用硫酸酸洗最好。（4）因?yàn)镃uCl難溶于醇，在潮濕空氣中易水解氧化，所以醇洗可以除去其表面水分，防止CuCl水解氧化。（5）分餾塔是用于分離互溶液體的設(shè)備；離心機(jī)可利用離心力使液體中的固體沉降，達(dá)到固液分離的目的；反應(yīng)釜為發(fā)生反應(yīng)的設(shè)備；框式壓濾機(jī)可以使物料中的水通過(guò)擠壓而排出，達(dá)到固液分離的目的。（6）CuCl與 K2Cr2O7發(fā)生氧化還原反應(yīng)，被還原為Cr3＋，則b mL amol·L－1K2Cr2O7溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為ab×10－3×2×3mol＝6ab×10－3mol；Cu＋被氧化為Cu2＋，根據(jù)得失電子相等，可知CuCl的物質(zhì)的量是6ab×10－3mol，則樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（6ab× 10－3mol×99．5g·mol－1）×100%／mg＝59．7%ab／m。

答案：（1）CuSO4（或Cu2＋） 溫度低溶解速度慢、溫度過(guò)高銨鹽分解

（2）2Cu2＋＋＋2Cl－＋H2O ===2CuCl↓＋＋2H＋

（3）硫酸

（4）醇洗有利于加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化

（5）BD

（6）59．7%ab／m

點(diǎn)撥：溶解通常用酸溶，但本題溶解海綿銅的試劑為NH4NO3和硫酸，目的是為了得到所需要的產(chǎn)品且不引入新的雜質(zhì)，因此解題時(shí)要結(jié)合題目的要求做到具體問(wèn)題具體分析。

例2 （2015·全國(guó)卷Ⅱ）苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工業(yè)上可用異丙苯氧化法生產(chǎn)苯酚和丙酮，其反應(yīng)和工藝流程示意圖如下：

相關(guān)化合物的物理常數(shù)：

物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量密度／（g·cm－3）沸點(diǎn)／℃___異丙苯120 0．864 0 153_____丙酮94 1．072 2 182_____ 58 0．789 8 56．5____苯酚

回答下列問(wèn)題：

（1）在反應(yīng)器A中通入的X是________。

（2）反應(yīng)①和②分別在裝置________和_________中進(jìn)行（填裝置符號(hào)）。

（3）在分解釜C中加入的Y為少量濃硫酸，其作用是______________________，優(yōu)點(diǎn)是用量少，缺點(diǎn)是__________ __________。

（4）反應(yīng)②為_(kāi)_______（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。反應(yīng)溫度應(yīng)控制在50～60℃，溫度過(guò)高的安全隱患是______。

（5）中和釜D中加入的Z最適宜的是_________（填標(biāo)號(hào)。已知苯酚是一種弱酸）

a．NaOH b．CaCO3

c．NaHCO3d．CaO

（6）蒸餾塔F中的餾出物T和P分別為_(kāi)________和________，判斷的依據(jù)是_______________________________。

（7）用該方法合成苯酚和丙酮的優(yōu)點(diǎn)是______________ ______________________________________________________。

解析：（1）異丙苯被氧氣氧化為異丙苯過(guò)氧化氫，異丙苯過(guò)氧化氫在酸性溶液中分解得到苯酚和丙酮，所以反應(yīng)器A中通入的是氧氣。（2）根據(jù)流程圖可知反應(yīng)①和②分別在裝置A、C中進(jìn)行。（3）異丙苯過(guò)氧化氫在酸性溶液中分解，濃硫酸為催化劑，所需的用量小，但濃硫酸具有腐蝕性，易腐蝕設(shè)備。（4）反應(yīng)②的焓變小于0，反應(yīng)為放熱反應(yīng)。過(guò)氧化物容易分解，溫度過(guò)高可能使裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)過(guò)大而引起爆炸。（5）苯酚的酸性比碳酸的酸性弱，與NaHCO3不反應(yīng)，所以應(yīng)選擇NaHCO3。（6）由于苯酚的沸點(diǎn)高于丙酮，所以丙酮先汽化，故T為丙酮，p為苯酚。（7）由反應(yīng)的方程式可知，該反應(yīng)的反應(yīng)物都能轉(zhuǎn)化為生成物，該生產(chǎn)方法的優(yōu)點(diǎn)為原子利用率高。

答案：（1）氧氣（或空氣）

（2）A C

（3）催化劑（提高反應(yīng)速率） 腐蝕設(shè)備

（4）放熱 可能會(huì)導(dǎo)致（過(guò)氧化物）爆炸

（5）c

（6）丙酮 苯酚 苯酚的沸點(diǎn)高于丙酮

（7）原子利用率高

點(diǎn)撥：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：一是結(jié)合流程圖判斷反應(yīng)在哪個(gè)容器中進(jìn)行；二是結(jié)合反應(yīng)條件、物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)特點(diǎn)判斷生產(chǎn)方法的優(yōu)劣。對(duì)于最終產(chǎn)物苯酚和丙酮的分離，要考慮液態(tài)有機(jī)物是互溶的，應(yīng)根據(jù)二者的沸點(diǎn)差異，采用蒸餾的方法進(jìn)行分離。

（作者單位：江蘇省常州市橫山橋高級(jí)中學(xué)）