對比分析 探尋規(guī)律——有效突破全國卷Ⅱ工業(yè)流程題

安徽

工藝流程題是近幾年高考化學(xué)必考大題之一，將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識進(jìn)行設(shè)問。命題一般采用“已知條件——流程圖——相關(guān)問題”三框架模式，側(cè)重考查學(xué)生的理解和應(yīng)用能力以及提取、概括信息的能力。流程題對學(xué)生的能力要求較高，綜合性較強(qiáng)，本文對近兩年的高考流程題進(jìn)行對比分析，并總結(jié)出切實可行的解題策略。

一、高考真題解析

【例1】(2019·全國卷Ⅱ·26)立德粉ZnS·BaSO4(也稱鋅鋇白)，是一種常用白色顏料。回答下列問題：

(1)利用焰色反應(yīng)的原理既可制作五彩繽紛的節(jié)日煙花，亦可定性鑒別某些金屬鹽。灼燒立德粉樣品時，鋇的焰色為________(填標(biāo)號)。

A.黃色 B.紅色 C.紫色 D.綠色

(2)以重晶石(BaSO4)為原料，可按如下工藝生產(chǎn)立德粉：

①在回轉(zhuǎn)爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇，該過程的化學(xué)方程式為________________________?；剞D(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體，生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為CO2和一種清潔能源氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。

②在潮濕空氣中長期放置的“還原料”，會逸出臭雞蛋氣味的氣體，且水溶性變差，其原因是“還原料”表面生成了難溶于水的________(填化學(xué)式)。

③沉淀器中反應(yīng)的離子方程式為________________。

【答案】(1)D

【點(diǎn)評】本題為工藝流程題，以立德粉ZnS·BaSO4的制備為載體，考查鋇的焰色、化學(xué)方程式、離子方程式的書寫以及簡單計算等，意在考查考生的觀察、分析能力，利用已知信息解決問題的能力。

【例2】(2018·全國卷Ⅱ·26)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：

相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4

回答下列問題：

(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。

(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有________；氧化除雜工序中ZnO的作用是____________________，若不通入氧氣，其后果是____________________。

(3)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為______________________________。

(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極的電極反應(yīng)式為____________________；沉積鋅后的電解液可返回____________________工序繼續(xù)使用。

(2)PbSO4調(diào)節(jié)溶液的pH 無法除去雜質(zhì)Fe2+

【點(diǎn)評】本題以閃鋅礦為原料制備金屬鋅，需要注意閃鋅礦的主要成分及其含有的雜質(zhì)。分析題中表格中給出的信息，F(xiàn)e3+的沉淀pH范圍為1.5～2.8，F(xiàn)e2+與Zn2+的沉淀pH范圍近似相等，需要把Fe2+氧化為Fe3+進(jìn)而除雜。

二、命題特點(diǎn)對比分析

高考工藝流程題主要特點(diǎn)是聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，情景新穎，在基本原理上涉及的知識面廣。題目的綜合性和應(yīng)用性較強(qiáng)，涉及元素觀、微粒觀、變化觀等相關(guān)知識。

1.試題結(jié)構(gòu)對比

2.共同特征

(1)試題背景均為我國古代或現(xiàn)代優(yōu)秀的化工成果中的思想觀念。例如我國古代史籍中記載鋅被作為白鉛，碳酸鋅礦石被稱為爐甘石。試題力求展示中華民族的優(yōu)秀科技成果以及古人對人類發(fā)展和社會進(jìn)步的貢獻(xiàn)。在考查基本化學(xué)原理和概念的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感。例1中提到利用焰色反應(yīng)的原理既可制作五彩繽紛的節(jié)日煙花，也可定性鑒別某些金屬鹽；例2中提到我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。

(2)結(jié)合流程信息考查陌生方程式的書寫，陌生度較大，但只要學(xué)生能夠讀取流程信息，結(jié)合原子守恒、電子守恒即可迅速解答。例1在題干中給予了新信息①“在回轉(zhuǎn)爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇”“回轉(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體，生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為CO2和一種清潔能源氣體”，考查1個化學(xué)方程式、1個離子方程式的書寫；例2中給予了新信息“以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅”，以及表格信息中給予了金屬離子沉淀的pH范圍，化學(xué)方程式、離子方程式、電極方程式的書寫各考查1個。

(3)均考查學(xué)生靈活利用題目給予“新信息”，應(yīng)用基礎(chǔ)元素化合物知識、基本反應(yīng)原理和基本的實驗操作去分析物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程和工藝條件，例1中②“在潮濕空氣中長期放置的‘還原料’，會逸出臭雞蛋氣味的氣體，且水溶性變差，其原因是‘還原料’表面生成了難溶于水的________(填化學(xué)式)”；例2中“濾渣1的主要成分除SiO2外還有________；氧化除雜工序中ZnO的作用是______________，若不通入氧氣，其后果是________________。”由此可見，工藝流程題滲透了化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，注重考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，對流程既要整體分析，又需要結(jié)合題目進(jìn)行具體分析。

(4)均考查物質(zhì)制備生產(chǎn)工藝，綜合性較強(qiáng)，要求學(xué)生明確流程圖中各物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)及常見物質(zhì)分離、提純方法。例1中以重晶石(BaSO4)為原料制取立德粉，比較原料與產(chǎn)品分析可得沉淀器中加入硫酸鋅的目的是引入鋅離子；例2考查了酸浸、加氧化劑調(diào)pH以及通過置換反應(yīng)除雜等相關(guān)知識。

3.差異性

例1的創(chuàng)新點(diǎn)和突破點(diǎn)是考查了鋇的焰色反應(yīng)，學(xué)生對此比較陌生。一般情況下鋇離子的檢驗在溶液中加入硫酸根離子即可，很少采用灼燒金屬鋇鹽的方法；第3小題通過“碘量法”計算樣品中S2-的含量，要求學(xué)生具有對實驗數(shù)據(jù)分析處理的能力，考查學(xué)生的計算能力和分析問題、解決問題的能力。例2的創(chuàng)新點(diǎn)是與電化學(xué)進(jìn)行結(jié)合，考查陰極的電極反應(yīng)式，以及沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續(xù)使用。

三、備考策略

1.《考試說明》中能力要求

(1)接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力

①能夠?qū)χ袑W(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識融會貫通，有正確復(fù)述、再現(xiàn)、辨認(rèn)的能力。

②能夠通過對實際事物、實驗現(xiàn)象、實物、模型、圖形、圖表的觀察，以及對自然界、社會、生產(chǎn)、生活中的化學(xué)現(xiàn)象的觀察獲取有關(guān)信息，并進(jìn)行初步加工、吸收、有序存儲的能力。

③能夠從試題提供的新信息中，準(zhǔn)確地提取實質(zhì)性內(nèi)容，并與已有知識整合，重組為新知識的能力。

(2)分析問題和解決化學(xué)問題的能力

①能夠?qū)嶋H問題進(jìn)行分解，通過運(yùn)用相關(guān)知識，采用分析和綜合、比較和論證、歸納和演繹等方法，解決簡單化學(xué)問題的能力。

②能夠?qū)⒎治鰡栴}的過程和結(jié)論，用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達(dá)方式，進(jìn)行解釋說明的能力。

2.建立模型

3.解題策略

(1)試題特點(diǎn)

①介紹背景:簡單介紹工藝生產(chǎn)的原料、工藝生產(chǎn)的目的。

②展示流程:以框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)流程表示出來，指出“具體怎么做”。

③設(shè)計問題:根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的元素及化合物知識設(shè)置成具體問題，考查“實際生產(chǎn)過程”。

(2)解題思路

(3)核心關(guān)系

①原料與產(chǎn)品：從某種原料出發(fā)，要得到最終產(chǎn)品，必須除去什么元素、引進(jìn)什么元素？比如例2中制取金屬鋅，則閃鋅礦中的SiO2及少量FeS、CdS、PbS等雜質(zhì)均需除去。

②步驟與目的：加入某種試劑，采取這樣的方法，其目的是什么？結(jié)合后面的問題進(jìn)行思考。比如：例2中加入氧化鋅的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH。