例析工業(yè)流程題的解題與復(fù)習(xí)策略

◇ 山西 梁銀生

工業(yè)流程題考查學(xué)生的閱讀能力、圖表查看與分析能力、元素化合物基礎(chǔ)知識和化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本原理及操作等，是具有選拔功能的一類很好的題型，不管是全國卷還是地方自主命題卷，都把工業(yè)流程題作為重點(diǎn)和必考題型進(jìn)行考查.本文以工業(yè)流程題為例探討工業(yè)流程題的解題與高考復(fù)習(xí)的策略.

1 分析典例，看解題策略

圖1

(1)硫鐵礦燒渣在酸浸前需先粉碎，其目的是_____.

(2)在酸浸過程中為了提高浸出率，一般需加熱至50～70℃，合適采用的加熱方式是_____.

(3)在浸出液中加入5% H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____，_____(填“能”或“不能”)改用稀HNO3.

(4)制備得到的硫酸鐵銨中會混有少量的硫酸亞鐵銨((NH4)2Fe(SO4)2·xH2O)，可選用_____試劑檢驗(yàn)此雜質(zhì)的存在.

(5)操作2的具體實(shí)驗(yàn)操作是_____.

(6)某同學(xué)為測定硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]中的結(jié)晶水含量，做如下實(shí)驗(yàn)：取18.7g硫酸鐵銨溶于水后，向溶液中加入足量的氯化鋇溶液，充分反應(yīng)后得到沉淀23.3g，則可得x＝_____.

本題考查的是以工業(yè)流程為背景的綜合試題，學(xué)生要在讀懂工業(yè)流程的基礎(chǔ)上，調(diào)用已有化學(xué)知識和技能解決問題，因此對學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)提出較高要求，對學(xué)生在新情境下調(diào)用已有知識解決問題的能力提出了要求.(1)硫鐵礦燒渣呈塊狀，與液態(tài)試劑接觸不好，浸出率低，所以在用酸浸前需先粉碎，增大接觸面積，使燒渣能充分反應(yīng)，提高浸出率.(2)由于需控制加熱至50～70 ℃，所以應(yīng)采用熱水浴加熱.(3)硫鐵礦燒渣的主要成分為Fe2O3、Fe3O4，用硫酸浸出后得到的溶液中含有Fe3＋，同時還會存在Fe2＋，所以加入H2O2后可以將Fe2＋氧化成Fe3＋，離子反應(yīng)方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O，從而得到硫酸鐵，H2O2作氧化劑.用稀HNO3作氧化劑，會引入新的雜質(zhì).(4)檢驗(yàn)溶液中Fe2＋的存在，可以利用Fe2＋具有還原性的特征，使用氧化劑進(jìn)行檢驗(yàn)，加入酸性高錳酸鉀溶液，如果溶液褪色，則說明溶液中存在Fe2＋.(5)從溶液中析出硫酸鐵銨應(yīng)采用結(jié)晶的方法，其具體操作為將溶液加熱濃縮，再冷卻結(jié)晶，然后過濾、洗滌，即可得到硫酸鐵銨晶體.(6)在18.7g硫酸鐵銨溶于水后，向溶液中加入足量的氯化鋇溶液，充分反應(yīng)后得到沉淀23.3g，可以計(jì)算得到SO2－4的物質(zhì)的量為0.1 mol，可得原硫酸鐵銨晶體為0.05mol，則硫酸鐵銨的摩爾質(zhì)量為

即18＋56＋2×96＋18x＝374，解得x＝6.

2 反思解題，探討復(fù)習(xí)策略

2.1 反應(yīng)原理考查

梳理工業(yè)流程，我們可以看出在流程中與元素化合物相關(guān)的原理知識有許多，要考哪些知識點(diǎn)取決于命題者.比如，例題中要求寫出加入過氧化氫后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式，同樣也可以要求寫出硫鐵礦燒渣用酸浸時發(fā)生的反應(yīng)，也就是寫出氧化鐵或磁性氧化鐵與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式或是離子方程式，磁性氧化鐵與硫酸反應(yīng)方程式也是難點(diǎn)之一；還可以提出各種離子檢驗(yàn)的反應(yīng)原理，比如流程中的Fe3＋、Fe2＋等檢驗(yàn)時的反應(yīng)試劑與反應(yīng)原理等.

2.2 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識的考查

本題考查了如何提高燒渣的浸出率，F(xiàn)e2＋的檢驗(yàn)試劑，特別是在有Fe3＋同時存在時如何檢驗(yàn)Fe2＋的存在，這些都是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識.審視流程圖發(fā)現(xiàn)，還可以考查過濾過程所使用的儀器、結(jié)晶過程中所使用的儀器等實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識.

2.3 實(shí)驗(yàn)基本操作

本題考查了實(shí)驗(yàn)的基本操作，在加熱煮沸時，可以直接利用酒精燈加熱，但如果是加熱到某一具體溫度，就需要比較精準(zhǔn)地控制反應(yīng)溫度，因此需要用水浴或是油浴，并采用溫度計(jì)測溫控制等方法進(jìn)行精準(zhǔn)控制.本題中要求加熱至50～70℃，可以采用水浴加熱.一般來說，控制加熱溫度低于100℃的實(shí)驗(yàn)，都可以用水浴加熱進(jìn)行控制，如果是加熱溫度在100℃以上，一般會以選擇題出現(xiàn)，我們可以在給出的相應(yīng)試劑中選擇出符合要求的液體，一般選擇液體的沸點(diǎn)要高于我們所需要的溫度，并且不易燃燒、不易揮發(fā)的液體作為油浴液體.再如，本題中還考查了結(jié)晶的基本操作，一般溶液中析出晶體時都需要進(jìn)行加熱濃縮，得到較高溫度下的濃溶液，然后再進(jìn)行降溫冷卻，而使溶質(zhì)從溶液中析出.如果要提高難度，可以給出溶液中多種溶質(zhì)的溶解度，在進(jìn)行溶解度比較后，得出是采用加熱蒸發(fā)濃縮后直接析出晶體進(jìn)行趁熱過濾，還是采用加熱蒸發(fā)濃縮后冷卻結(jié)晶再進(jìn)行過濾，但不管是做哪一種選擇，過濾后我們都要對固體進(jìn)行洗滌，在洗滌時一般遵循“少量多次”的原則.

3 復(fù)習(xí)策略探討

高考是為國家選拔人才的選拔性考試.在試卷的編制過程中，不僅是要考查學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)知識和化學(xué)學(xué)科基本素養(yǎng)，同時還要對考生進(jìn)行能力考查，主要是考查學(xué)生的閱讀能力、問題分析能力、問題解決能力以及各學(xué)科滲透的綜合能力等.

3.1 基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)

化學(xué)基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)主要是做好：1)基本概念和基本理論復(fù)習(xí)，包括原子結(jié)構(gòu)和元素周期律(表)、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡、電解質(zhì)的電離和鹽類水解、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)等.2)元素化合物的基本知識復(fù)習(xí)，包括元素的性質(zhì)、單質(zhì)及化合物的性質(zhì)、用途以及制備等.3)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識，主要有物質(zhì)的檢驗(yàn)(包括常用試劑、反應(yīng)原理、操作方法等)、物質(zhì)的制備(特別是H2、O2、CO2、Cl2、SO2、NH3等氣體的實(shí)驗(yàn)室制備方法，Cl2、Na、Mg、Al、Fe、硫酸、硝酸等的工業(yè)制備方法)，實(shí)驗(yàn)基本操作方法、定量實(shí)驗(yàn)等.

3.2 綜合能力提升

能力是在掌握知識的基礎(chǔ)上形成的，需要有積累的過程，我們從初三到高三，學(xué)習(xí)了很多化學(xué)基礎(chǔ)知識，也在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了各類實(shí)驗(yàn)，通過積累我們已經(jīng)有了應(yīng)對高考的化學(xué)基礎(chǔ)知識和化學(xué)學(xué)科的基本素養(yǎng)，但真正要解決新情境下的高考試題，還需要我們進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兪接?xùn)練，比如在復(fù)習(xí)過濾操作時，可以對儀器的使用方法、實(shí)驗(yàn)操作、誤差分析等進(jìn)行變式訓(xùn)練，這樣就可以應(yīng)對各種情境下對過濾這樣一個簡單實(shí)驗(yàn)的全方位的考查.

高考復(fù)習(xí)中我們不僅要注重基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)，還要注意知識應(yīng)用情境的變換，提高知識的應(yīng)用能力.