淺探工藝流程型試題的解題策略

石海燕

工藝流程型試題借鑒了高考試題的命題形式，由框圖推斷型試題逐漸演變而來(lái)，它保留了框圖推斷題的基本框架，體現(xiàn)中考試題“穩(wěn)中求變”的命題思路。從給題形式看，此類試題緊密聯(lián)系實(shí)際，以生產(chǎn)流程為主線，整個(gè)流程圖中呈現(xiàn)出不定數(shù)的框圖和箭頭，框圖排列有序，箭頭指向明確，一條主線常常貫穿一套完整的生產(chǎn)流程或?qū)嶒?yàn)方案，目標(biāo)產(chǎn)物明確；從題型結(jié)構(gòu)看，此類試題一般由“題目概述（題頭）+流程圖（題干）+問(wèn)題（題尾）”三部分組成；從題源背景看，常以生產(chǎn)、生活實(shí)際及后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容為背景；從答題難易度看，一般沿流程圖主線搜索，有用信息便暴露無(wú)遺，因此該類試題比框圖推斷題更容易找到題眼及答案；從考查目的看，該類試題具有開(kāi)放性、創(chuàng)新性和跳躍性，涉及的知識(shí)面廣、思維容量大、綜合性強(qiáng)，能夠全面考查學(xué)生的邏輯推理能力、讀圖識(shí)圖能力、獲取與處理有效信息能力，以及發(fā)散思維、求異思維、跳躍思維等。

一、試題背景分析

此類試題的背景材料對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)常常是陌生的，一般涉及生產(chǎn)、生活實(shí)際及后續(xù)（如高中）學(xué)習(xí)內(nèi)容；試題呈現(xiàn)形式主要包括生產(chǎn)流程、操作流程、物質(zhì)變化流程、裝置流程、實(shí)驗(yàn)流程等，常以物質(zhì)的制備流程、工業(yè)生產(chǎn)流程、廢物處理流程、實(shí)驗(yàn)操作流程等為主線給題。一個(gè)完整的物質(zhì)制備的化工生產(chǎn)流程，一般具有以下特點(diǎn)： [生產(chǎn)原料][對(duì)原料的預(yù)處理][核心化學(xué)反應(yīng)][產(chǎn)品的提純與分離][目標(biāo)產(chǎn)物] [圖1]

熟悉流程中的背景資料、工藝設(shè)計(jì)原理、生產(chǎn)原理、相關(guān)思想及操作目的，明確原始生產(chǎn)原料、目標(biāo)產(chǎn)物、生產(chǎn)過(guò)程、核心反應(yīng)及相關(guān)知識(shí)等，是解答此類試題的前提和保障。

二、解題策略與步驟

（1）閱讀題頭→提取信息→明確目的。

工藝流程型試題常以學(xué)生未知的知識(shí)或方法作為題源背景，并將生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)?zāi)康闹糜谝}信息中。因此，解題時(shí)要認(rèn)真閱讀題頭資料，找準(zhǔn)關(guān)鍵字，獲取有用信息，明確生產(chǎn)目的和工藝設(shè)計(jì)思路。

（2）精讀流程→對(duì)比分析→理解原理。

工藝流程圖主要包括三部分，即三線（進(jìn)線、出線、循環(huán)線或可逆線），核心反應(yīng)，框圖文字（表明主要原料及產(chǎn)品）。箭頭進(jìn)入框圖的是反應(yīng)物（原料），離開(kāi)框圖的是生成物（常指副產(chǎn)物），箭頭最終指向的常是目標(biāo)產(chǎn)物。解題時(shí)應(yīng)首先關(guān)注流程圖中的起始物與目標(biāo)產(chǎn)物，其次關(guān)注每一個(gè)箭頭的指向（進(jìn)或出），每一個(gè)框圖內(nèi)的中轉(zhuǎn)物及副產(chǎn)品，每一條可逆線、循環(huán)線上的提示或說(shuō)明等，從而明確核心反應(yīng)及生產(chǎn)原理，找到解題線索。另外，審題時(shí)要注意查看生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品及環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)污染物是怎么處理的，有沒(méi)有可循環(huán)利用的物質(zhì)等；明確生產(chǎn)過(guò)程，盡可能節(jié)能減排、避免浪費(fèi)；明確一切反應(yīng)或操作都是為了獲得產(chǎn)品。

（3）瀏覽設(shè)問(wèn)→縱觀全局→分析解答。

該類試題常以獨(dú)立設(shè)問(wèn)或關(guān)聯(lián)設(shè)問(wèn)的形式將要解答的問(wèn)題置于題尾，每一個(gè)設(shè)問(wèn)都可以從框圖信息中找出答案。因此，關(guān)注題尾設(shè)問(wèn)，沿主線探尋答案及線索，關(guān)注核心反應(yīng)及箭頭提示，及時(shí)檢索并靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)與方法進(jìn)行分析，是解答問(wèn)題的關(guān)鍵。

三、中考題型例析

題型1 物質(zhì)的制備流程

該類試題常以生產(chǎn)、生活實(shí)際為背景，主要考查物質(zhì)的制備與合成，如侯氏制堿、合成氨、合成化肥等，解題時(shí)應(yīng)明確生產(chǎn)原理、生產(chǎn)目的及生產(chǎn)主線，根據(jù)箭頭指向?qū)ふ肄D(zhuǎn)化關(guān)系，生產(chǎn)原料有時(shí)不止一種，常見(jiàn)于流程圖的開(kāi)始，目標(biāo)產(chǎn)物常現(xiàn)于圖末。

【例1】（2015年安徽?。┪覈?guó)制堿工業(yè)先驅(qū)侯德榜發(fā)明了“侯氏制堿法”。其模擬流程如圖2： [貝殼

主要成分為

CaCO3][煅燒][反應(yīng)①][飽和食鹽水][H2][NH3][N2][CO2][操作a][NaHCO3

固體][NH4Cl

溶液][反應(yīng)②][純堿、CO2、

H2O][一定條件][圖2]

（1）反應(yīng)①的化學(xué)方程式是 ，反應(yīng)②的基本反應(yīng)類型為 。

（2）工業(yè)上用分離液態(tài)空氣的方法制取氮?dú)猓瑢儆?（填“物理”或“化學(xué)”） 變化。

（3）操作a的名稱是 ，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行此操作所需的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、 。

（4）寫(xiě)出NH4Cl的一種用途： 。

【解析】（1）反應(yīng)①是高溫煅燒貝殼（主要成分為碳酸鈣），生成物是氧化鈣和二氧化碳。反應(yīng)②是2NaHCO3[]Na2CO3+CO2↑+H2O，屬于分解反應(yīng)。（2）工業(yè)上分離液態(tài)空氣制取氮?dú)鈺r(shí)沒(méi)有生成新物質(zhì)，屬于物理變化。（3）過(guò)濾是分離固體和液體的操作，操作a是為了分離NaHCO3固體和NH4Cl溶液，屬于過(guò)濾操作。（4）NH4Cl中含有氮元素，可用作氮肥。

【答案】（1）CaCO3[高溫]CaO+CO2↑ 分解反應(yīng) （2）物理 （3）過(guò)濾 漏斗 （4）用作化肥（合理即可）

【思路點(diǎn)撥】由“侯氏制堿法”的模擬流程圖可知，該生產(chǎn)流程的原料是貝殼、氮?dú)?、飽和食鹽水，它們?cè)谝欢l件下反應(yīng)生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉受熱分解可得到最終產(chǎn)物——純堿。讀懂流程圖，熟悉二氧化碳的工業(yè)制法，化學(xué)反應(yīng)基本類型，物質(zhì)的變化與用途，過(guò)濾操作的適用范圍和主要儀器等知識(shí)，這些是解答此類題的得分關(guān)鍵。

題型2 金屬的提煉流程

該類試題常以金屬礦物的冶煉、廢舊金屬的回收及利用等為背景給題，主要考查金屬的性質(zhì)，金屬活動(dòng)性順序，有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作及化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)等問(wèn)題。理解主線中提煉金屬或其鹽類的主要反應(yīng)原理，弄清生產(chǎn)過(guò)程中添加試劑的目的等是解題的關(guān)鍵。

【例2】（2015年北京市）生物浸出技術(shù)在金屬冶煉中應(yīng)用廣泛。嗜熱細(xì)菌在65～80 ℃酸性水溶液及氧氣存在下，能氧化黃銅礦（主要成分CuFeS2）產(chǎn)生硫酸鹽，進(jìn)而生產(chǎn)銅和綠礬。主要流程如圖3： [黃銅

礦粉][試劑a、

氧氣、

嗜熱細(xì)菌][65～80 ℃][含硫酸銅和硫酸鐵

的溶液][礦渣][硫酸銅

溶液][氫氧化

鐵沉淀][試劑b][反應(yīng)①][試劑a][反應(yīng)②][銅][硫酸鐵

溶液][綠礬][圖3]

（1）分離出礦渣的操作是 。

（2）若試劑b為Fe粉，反應(yīng)①的化學(xué)方程式為 。

（3）氫氧化鐵與試劑a發(fā)生中和反應(yīng)，反應(yīng)②的化學(xué)方程式為 。

【解析】（1）分離固體和液體的操作是過(guò)濾。（2）試劑b為Fe粉， b與硫酸銅溶液反應(yīng)可得到銅，因此，反應(yīng)①為鐵與硫酸銅溶液的置換反應(yīng)。（3）中和反應(yīng)的反應(yīng)物為酸和堿，氫氧化鐵與試劑a發(fā)生中和反應(yīng)生成硫酸鐵，可推知試劑a一定是硫酸，由此可寫(xiě)出反應(yīng)②的化學(xué)方程式。

【答案】（1）過(guò)濾 （2）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu （3）3H2SO4+2Fe（OH）3=Fe2（SO4）3+6H2O

【思路點(diǎn)撥】本題的生產(chǎn)原料是黃銅礦粉，目標(biāo)產(chǎn)物是銅和綠礬兩種物質(zhì)（綠礬即 FeSO4·7H2O）。生產(chǎn)過(guò)程比較復(fù)雜，框圖出現(xiàn)“斷崖”，具有跳躍性，但題目中要解答的問(wèn)題比較簡(jiǎn)單。解題時(shí)，弄清生產(chǎn)目的和生產(chǎn)原理，聯(lián)系問(wèn)題中的信息提示，可推知試劑a和試劑b。理解置換反應(yīng)和中和反應(yīng)的原理，掌握有關(guān)化學(xué)方程式的正確書(shū)寫(xiě)等是得分關(guān)鍵。

題型3 廢物的轉(zhuǎn)化流程

該題型主要考查將廢舊物品、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與利用的問(wèn)題，涉及工業(yè)“三廢”（廢水、廢氣和廢渣）的處理等。題中常呈現(xiàn)多種設(shè)備及原理，涉及多種物質(zhì)或方法。解題時(shí)注意箭頭的指向：箭頭指向設(shè)備，表明是添加的反應(yīng)物；箭頭離開(kāi)設(shè)備，表明是生成物。設(shè)備中的排出物不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，如H2O、O2、CO2等。

【例3】（2015年北京市）某煙氣脫硫的工藝不僅能消除SO2，還能將其轉(zhuǎn)化為石膏 （CaSO4·2H2O）等產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”。主要物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖4： [O2、CO2][H2O][H2O][O2][CaCO3][煙氣（O2、CO2、SO2）][H2SO3][設(shè)備1][設(shè)備2][設(shè)備3][設(shè)備4][CaSO4][CaSO3][石膏][圖4]

（1）設(shè)備1中，通過(guò)噴淋水脫去煙氣中的SO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（2）設(shè)備2中，加入CaCO3的目的是將H2SO3轉(zhuǎn)化為 。

（3）設(shè)備3中，反應(yīng)前后化合價(jià)發(fā)生改變的元素是 。

【解析】（1）設(shè)備1中，煙氣中的SO2與H2O反應(yīng)生成H2SO3（亞硫酸），O2和CO2釋放到空氣中。（2）設(shè)備2中發(fā)生的核心反應(yīng)為CaCO3+H2SO3=CaSO3↓+H2O+CO2↑，加入CaCO3的目的是將H2SO3轉(zhuǎn)化為CaSO3。（3）設(shè)備3中發(fā)生的核心反應(yīng)為2CaSO3+O2=2CaSO4，CaSO3中硫元素為+4價(jià)，CaSO4中硫元素為+6價(jià)，O2中氧元素的化合價(jià)為0，變?yōu)榛衔锖蠡蟽r(jià)為-2，可見(jiàn)，反應(yīng)前后化合價(jià)發(fā)生改變的元素是氧和硫。

【答案】（1）H2O+SO2=H2SO3 （2）CaSO3 （3）氧、硫

【思路點(diǎn)撥】本題以煙氣轉(zhuǎn)化——脫硫技術(shù)的流程圖為載體，考查了工業(yè)廢氣中二氧化硫的去除與轉(zhuǎn)化過(guò)程。解題時(shí)要注意每個(gè)設(shè)備中臨時(shí)添加或轉(zhuǎn)化的物質(zhì)及所發(fā)生的核心化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)箭頭指向可推知除了煙氣外，設(shè)備中臨時(shí)添加的H2O、O2、CaCO3等物質(zhì)也是反應(yīng)原料，石膏是終極產(chǎn)品。

題型4 海水的綜合利用流程

該題型主要以海水淡化，海水中某種金屬的提取，海水曬鹽及粗鹽中可溶性雜質(zhì)的去除，海洋中貝殼類資源的利用等為背景，以工藝流程圖的形式給題，考查海水資源的綜合利用，綜合性較強(qiáng)，涉及知識(shí)面較廣，對(duì)學(xué)生能力要求較高，看懂流程圖是正確解題的關(guān)鍵。

【例4】（2015年煙臺(tái)市）海洋中蘊(yùn)含豐富的資源。

（1）海水淡化是解決淡水資源不足的重要方法。下列方法中，可以使海水變?yōu)榈氖?（填字母）。

A.濾紙過(guò)濾 B.吸附

C.沉降 D.蒸餾

（2）從海水中提煉出來(lái)的重水（D2O）可作原子能反應(yīng)堆的中子減速劑和傳熱介質(zhì)。重水中重氫原子（D）的相對(duì)原子質(zhì)量是2，則重水中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

（3）從海水中制備純堿和金屬鎂的流程如圖5所示： [海水][粗鹽][母液][精鹽水][吸氨、酸化][加熱][Ⅵ][Ⅰ][Ⅲ][Ⅳ][Ⅴ][Ⅱ][Mg（OH2）][MgCl2][電解][Mg][石灰乳][CaO][貝殼

（主要含碳酸鈣）][NaHCO3][Na2CO3][圖5]

回答下列問(wèn)題。

①步驟Ⅴ中所加試劑是 。

②粗鹽水中主要含有CaCl2、MgSO4等可溶性雜質(zhì)，可加入下列物質(zhì)，利用過(guò)濾等操作進(jìn)行除雜。則加入下列三種物質(zhì)的先后順序?yàn)?（填字母）。

a.適量的鹽酸

b.稍過(guò)量的Na2CO3溶液

c.稍過(guò)量的Ba（OH）2溶液

③第Ⅲ步反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。

④在海邊用貝殼作原料制生石灰，優(yōu)于用石灰石作原料的原因是 （寫(xiě)一條）。

【解析】（1）過(guò)濾是除去水中難溶性雜質(zhì)的方法，不能除去水中的可溶性物質(zhì)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；吸附是除去水中的色素、異味或細(xì)小顆粒等雜質(zhì)的方法，不能除去水中的氯化鈉、氯化鎂等可溶性鹽，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；沉降可使大顆粒不溶物快速沉淀下來(lái)，可溶性物質(zhì)無(wú)法靠沉降而除去，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；蒸餾是通過(guò)加熱的方法將水變成水蒸氣，水蒸氣再冷凝成水的方法，采用這種方法可將鹽分除去，得到純度較高的蒸餾水，達(dá)到淡化水的目的，故D項(xiàng)正確。 （2）重水中的重氫原子的相對(duì)原子質(zhì)量為2，則重水中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為[16×12×2+16×1]×100%=80%。（3）①由流程圖分析可知，步驟Ⅳ中，母液與石灰乳反應(yīng)后得到的物質(zhì)主要是氫氧化鎂，步驟Ⅴ中所加試劑與氫氧化鎂反應(yīng)生成氯化鎂，推知該試劑是鹽酸；②粗鹽水中主要含有CaCl2、MgSO4等可溶性雜質(zhì)，所加試劑的順序是，先加稍過(guò)量的Ba（OH） 2溶液，除去MgSO4，再加稍過(guò)量的Na2CO3溶液，除去 CaCl2和過(guò)量的Ba（OH） 2，引入新雜質(zhì)NaOH，最后加適量的鹽酸，除去NaOH和過(guò)量的Na2CO3，即加入試劑的先后順序是c、b、a；③第Ⅲ步反應(yīng)是加熱碳酸氫鈉，其化學(xué)方程式為2NaHCO3[]Na2CO3+H2O+CO2↑；④在海邊用貝殼作原料制作生石灰，既可減少貝殼的污染，又可提高經(jīng)濟(jì)效益，減少資源浪費(fèi)。

【答案】（1）D （2）80% （3）①稀鹽酸（或HCl） ②c、b、a ③2NaHCO3[]Na2CO3+H2O+CO2↑ ④減少貝殼污染（合理即可）

【思路點(diǎn)撥】本題以海洋資源的綜合利用為載體，展示了海水淡化，利用粗鹽提純得到精鹽進(jìn)而制備純堿，利用貝殼制備石灰乳進(jìn)而獲得金屬鎂的重要生產(chǎn)流程，涉及三條生產(chǎn)線和多種物質(zhì)的提純與制備。緊扣生產(chǎn)流程、生產(chǎn)目的及生產(chǎn)原理，理解粗鹽提純方法，理解貝殼變成石灰乳的方法，靈活利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，問(wèn)題即可迎刃而解。其中，第（3）問(wèn)是本題難點(diǎn)與失分點(diǎn)。