例談化學(xué)高考工藝流程題中與教材有關(guān)的核心反應(yīng)

余講兵

摘 要：化學(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)的核心，其他操作都是圍繞核心的化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行組織實(shí)施的。在特定的工業(yè)情景下，把教材中的反應(yīng)原理變成流程框圖表現(xiàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生處理和接受信息的能力，提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科知識(shí)應(yīng)用的綜合能力。

關(guān)鍵詞：核心反應(yīng);框圖;轉(zhuǎn)化

工藝流程題是以真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景的命題形式，體現(xiàn)能力立意的命題指導(dǎo)思想。題目能夠綜合考查學(xué)生各方面的基礎(chǔ)知識(shí)，并考查學(xué)生將已有知識(shí)靈活應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際中解決問題的能力[1]。工藝生產(chǎn)過程由原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品的分離和提純?nèi)齻€(gè)部分構(gòu)成，是將化工原料轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品的過程，也就是化工生產(chǎn)的核心過程。化學(xué)反應(yīng)是工業(yè)生產(chǎn)的核心，其他操作都是圍繞核心的化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行組織實(shí)施的。其中一種合成類流程題是從“含有核心元素的原料”到“含有核心元素的產(chǎn)物”的轉(zhuǎn)化為主線，以除雜和提純?yōu)檩o線進(jìn)行設(shè)計(jì)的?？v觀歷年高考工藝流程題的命題，多是源于教材但又高于教材。

一、真題再現(xiàn)

例題1：（2021年湖南卷）一種工業(yè)制備無水氯化鎂工藝流程如下：

下列說法錯(cuò)誤的是

A.物質(zhì)X常選用生石灰

B.工業(yè)上常用電解熔融MgCl2制備金屬鎂

C.“氯化”過程中發(fā)生的反應(yīng)為MgO+C+Cl2 MgCl2+CO

D.“煅燒”后的產(chǎn)物中加稀鹽酸，將所得溶液加熱蒸發(fā)也可得到無水MgCl2

【答案】D

【題目考點(diǎn)】海水制鎂

【對(duì)應(yīng)教材】

海水 → Mg（OH）2沉淀 → MgCl2溶液 →? MgCl2 ·6H2O →無水MgCl2→Mg

【解題注意】MgCl2溶液不能直接蒸干，否則得不到MgCl2，得到Mg（OH）2沉淀。

例題2：（2014年北京卷）NH3經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到HNO3和NH4NO3，如下圖所示。

（1）Ⅰ中，NH3和O2在催化劑作用下反應(yīng)，其化學(xué)方程式是

（3）N2O4與O2、H2O化合的化學(xué)方程式是

【答案】（1）4NH3+5O2 4NO+6H2O

（3）2N2O4+O2+2H2O=4HNO3

【題目考點(diǎn)】工業(yè)制硝酸

【對(duì)應(yīng)教材】

1.第一階段：氨的催化氧化4NH3+5O2 4NO+6H2O

2.第二階段：NO2的生成和吸收

2NO+O2=2NO2? ? ? 3NO2+H2O=2HNO3+NO

3.計(jì)算關(guān)系：NH3 → NO→ NO2→ HNO3

4.主要設(shè)備：氧化爐、吸收塔

5.尾氣處理：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O

? ? ? ? ? ?2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

【解題注意】常考點(diǎn) 3NO2+H2O=2HNO3+NO產(chǎn)物NO的循環(huán)利用。

二、學(xué)生應(yīng)掌握的內(nèi)容

化學(xué)高考出現(xiàn)的流程題，既有對(duì)教材涉及的工藝原理的考查，也有對(duì)陌生方程式的書寫。解題時(shí)需要學(xué)生熟練掌握常規(guī)的主族金屬和非金屬元素的知識(shí)，也要對(duì)過渡元素的性質(zhì)有一定了解。

三、高考涉及的幾個(gè)典型工業(yè)原理流程圖

工藝流程題是以實(shí)際的科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)為背景，以生產(chǎn)流程為載體，用流程圖呈現(xiàn)生產(chǎn)過程的一類習(xí)題?；瘜W(xué)反應(yīng)是工藝流程生產(chǎn)的核心，解讀化學(xué)反應(yīng)對(duì)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的條件、反應(yīng)物的選擇、產(chǎn)品的分離等，都有一定的指導(dǎo)作用。依據(jù)教材中出現(xiàn)的核心反應(yīng)原理，完成工業(yè)流程的框圖設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)能力的提升。

（一）工業(yè)制粗硅及粗硅的精煉

【核心反應(yīng)】 SiO2+2C i+4HCl

（二）工業(yè)合成氨

【核心反應(yīng)】 N2+3H2 2NH3

條件：溫度：500？紫C;? 壓強(qiáng)：20? MPa～50? MPa;? 催化劑是鐵觸媒。

（三）工業(yè)制硫酸

沸騰爐 →? SO2氣體的凈化 → 接觸室（SO3的生成）

→ 吸收塔（H2SO4的生成）

【核心反應(yīng)】

沸騰爐：4FeS2 + 11 O2

二氧化硫的制取和凈化階段

接觸室： 2SO2+O2 SO3

二氧化硫轉(zhuǎn)化三氧化硫階段

吸收塔：SO3+H2O = H2SO4

三個(gè)設(shè)備：沸騰爐、接觸室、吸收塔。

三種原料：硫鐵礦或硫黃、空氣、98.3%的濃硫酸

（四）海帶提碘

海帶? ?海帶灰 →? 含I-溶液 →? 含碘水溶液

→ 含碘的苯溶液 → I2

【核心反應(yīng)】 2I-+ H2O2+ 2H+=2 H2O +I2

（五）海水提溴

海水

【核心反應(yīng)】 2Br-+Cl2=2Cl-+Br2? ? SO2+Br2+2H2O=2Cl-? ? ?+2Br-+4H+? ? ? 2Br-+Cl2=2Cl-+Br2

高考化學(xué)工藝流程題通常以生產(chǎn)流程為載體，用流程圖呈現(xiàn)生產(chǎn)過程。題目以工藝流程原料處理、核心反應(yīng)、分離提純?yōu)槿龡l主線循序漸進(jìn)，以相互融合的結(jié)構(gòu)體系，將工藝流程路線的設(shè)計(jì)和核心知識(shí)的學(xué)習(xí)應(yīng)用相互結(jié)合、相互支撐。引導(dǎo)學(xué)生利用核心認(rèn)知視角開展科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生的信息提取分析力、邏輯推理能力、歸納論證能力、圖表分析能力。教材中的工業(yè)反應(yīng)原理是流程工業(yè)的核心，掌握物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系是我們解題的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫永江.無機(jī)工藝流程題解題思路分析[J].青少年日記（教育教學(xué)研究）， 2018（12）.

編輯/魏繼軍