專題分析: 化學(xué)工業(yè)流程題(上)

◇　　　　北京　商曉芹(特級教師)

專題分析: 化學(xué)工業(yè)流程題(上)

◇北京商曉芹(特級教師)

化學(xué)工業(yè)流程題是高中化學(xué)中一類重要的試題．試題將理論和實(shí)際相結(jié)合,體現(xiàn)了化學(xué)知識在生產(chǎn)中的應(yīng)用;試題引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)視角認(rèn)識和分析工業(yè)生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題,體現(xiàn)了學(xué)以致用;試題取材豐富,能很好地考查考生掌握的化學(xué)知識、技能、方法、學(xué)科素養(yǎng)以及運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力．因此,工業(yè)流程題是當(dāng)前各省高考Ⅱ卷試題中的重要題型之一．

工業(yè)流程題涉及的學(xué)科知識厚重,考查內(nèi)容寬泛,是教學(xué)中的難點(diǎn)．筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對這部分內(nèi)容進(jìn)行了梳理,力求對大家“了解工業(yè)流程題的特點(diǎn),掌握工業(yè)流程題的解題規(guī)律”有所幫助．

1工業(yè)流程題考查的內(nèi)容

工業(yè)流程題以“元素化合物知識和化學(xué)反應(yīng)原理”的核心內(nèi)容為依托,圍繞一個(gè)主題多點(diǎn)設(shè)問,將物質(zhì)的性質(zhì)、電解原理、化學(xué)平衡移動(dòng)原理、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、物質(zhì)分離提純以及化學(xué)計(jì)算等知識綜合在一起,考查學(xué)生觀察能力、獲取信息的能力、應(yīng)用獲取信息結(jié)合已有知識分析和解決問題的能力、將分析解決問題的過程和結(jié)果用正確的化學(xué)用語和必要的文字進(jìn)行表達(dá)并做出解釋的能力．

2工業(yè)流程題的情景素材

工業(yè)流程題的情景素材來源于工業(yè)實(shí)際,如以各種礦石為原料制備物質(zhì)(鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀、以鹵塊兒為原料制備輕質(zhì)氧化鎂等)、以海水為原料制備物質(zhì)、污水處理及廢品中有用物質(zhì)的提取等．

3工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

不管以什么任務(wù)為載體,工業(yè)流程題一般都由以下幾部分構(gòu)成:

1) 題干:提出任務(wù)或提出要解決的問題．

如碳酸鋰廣泛應(yīng)用于陶瓷和醫(yī)藥等領(lǐng)域．以β-鋰輝石(主要成分為Li2O·Al2O3·4SiO2)為原材料制備Li2CO3．

2) 流程圖或生產(chǎn)工藝中操作步驟:給出解決問題的過程或措施．

如以β-鋰輝石(主要成分為Li2O·Al2O3·4SiO2)為原材料制備Li2CO3的工藝流程如圖1.

圖1

3) 信息:以前學(xué)生沒有學(xué)過,但解決問題所需要的相關(guān)資料．信息常以“已知”形式給出,常見的有化學(xué)用語、文字、圖、表等．

如:已知Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時(shí),溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4;Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為34.2、12.7和1.3g. 又如:氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理如圖2所示．

圖2

4) 回答問題:?？嫉膯栴}有加入的試劑及作用、采取的措施、操作名稱、用到的儀器，化學(xué)方程式、離子方程式、電極反應(yīng)式、陌生方程式等書寫(多為氧化還原陌生方程式也有復(fù)分解反應(yīng))，應(yīng)用理論解釋、相關(guān)的計(jì)算等．如：

(1) 步驟Ⅰ前,β-鋰輝石要粉碎成細(xì)顆粒的目的是________．

(3) 步驟Ⅱ中,將適量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的雜質(zhì)金屬離子有________．

(4) 步驟Ⅲ中,生成沉淀的離子方程式為________．

(5) 從母液中可回收的主要物質(zhì)是________．

4工業(yè)流程題中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

解答工業(yè)流程題,必須理解工業(yè)流程題中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)．

1) 原料.常見的原料有礦樣(明礬石、蛇紋石、孔雀石、藍(lán)銅礦、黃銅礦、錳礦、鹵塊兒、燒渣)，廢合金(含廢鐵、廢銅)，海水、工業(yè)廢水、污水等．

2) 原料預(yù)處理.如礦石粉碎或煅燒、海帶中提取碘時(shí)的灼燒，酸浸、堿浸、水浸,使有用的物質(zhì)轉(zhuǎn)化,易與雜質(zhì)分離．

3) 物質(zhì)的分離.?？歼^濾、洗滌、干燥、結(jié)晶,萃取、分液、蒸餾的操作．

過濾有趁熱過濾和常溫過濾．趁熱過濾目的是避免過濾過程中析出晶體造成損失,適合溶解度受溫度影響變化大的物質(zhì),如苯甲酸、硝酸鉀、硫酸亞鐵溶液．

結(jié)晶有蒸發(fā)結(jié)晶,降溫結(jié)晶,蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶．

4) 轉(zhuǎn)化.常加入的物質(zhì)及作用有:

a)酸:溶解礦樣、去氧化物(膜),作沉淀劑、調(diào)pH促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生．

b)堿:溶解礦樣(溶解鋁、氧化鋁、二氧化硅等),去油污、去鋁片氧化物(膜)、調(diào)pH促進(jìn)水解形成沉淀．

c)氧化劑(還原劑):氧化(還原)某物質(zhì),使其轉(zhuǎn)化為易于除去的離子．

d)氧化物和一些鹽:調(diào)pH促進(jìn)水解形成沉淀．如除去硫酸銅酸性溶液中的Fe3+,可向溶液中加入氧化銅或氫氧化銅、碳酸銅、堿式碳酸銅,調(diào)pH使Fe3+沉淀．

5) 其他措施.

a)加熱煮沸:促進(jìn)水解,聚沉后利于過濾分離;除去溶解在溶液中的氣體,如氧氣．

b)控制pH:促進(jìn)某離子水解使其轉(zhuǎn)化為沉淀,不讓其他離子沉淀,通過過濾與其他離子分離,富集、電解等．

5工藝流程題的解題規(guī)律

1)要讀懂這道題要解決什么問題，弄清給什么干什么，一般在試題的前2句話給出．

2)看看所給物質(zhì)(原料)與要得到的物質(zhì)(產(chǎn)品)之間有什么關(guān)系,即留哪些、去哪些、轉(zhuǎn)化哪些.

3)運(yùn)用所學(xué)的知識結(jié)合題給信息將問題解決．

解題過程中多運(yùn)用“觀察、比較、分析、綜合”,注意“定性與定量”相結(jié)合.

(未完待續(xù))

(作者單位：北京一零一中)