新高考下化工流程題的命題特點(diǎn)與解題策略

孫華麗　寧方嶺

摘 要：新高考背景下的化工流程題通常會(huì)具有固定的解題框架，無論題目形式或內(nèi)容如何變換，題目最終的意義都是考查學(xué)生高中化學(xué)階段對各類化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況與靈活運(yùn)用程度，教師需著重培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)流程題的解題能力.據(jù)此，文章分析與研究了新高考下化工流程題的命題特點(diǎn)與解題策略.

關(guān)鍵詞：新高考；化工流程題；命題特點(diǎn)；高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2024）04-0133-03

在新高考背景下，高中化學(xué)化工流程題目可以根據(jù)不同的生產(chǎn)過程以及不同自然資源的開發(fā)與利用，對各類題型進(jìn)行分類與歸納.基于生產(chǎn)過程中所采用的不同的生產(chǎn)工藝，可以將高中化學(xué)化工流程題中生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)分為以下三類，即以電解原理為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程、以原料轉(zhuǎn)換原理為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程、以雜質(zhì)過濾和物質(zhì)提純?yōu)榛A(chǔ)的生產(chǎn)過程.此外，也可以根據(jù)自然資源類型將高中化學(xué)化工流程題進(jìn)行題型劃分.因此，對于學(xué)生而言，需要掌握正確的化工流程題命題特點(diǎn)，靈活進(jìn)行解題.

1 化工流程題的命題特點(diǎn)

1.1 化工流程題的結(jié)構(gòu)分析

通常情況下，高中化學(xué)工藝流程題目的結(jié)構(gòu)可以分為以下三部分，分別是題引、題干以及題設(shè).題引，其主要作用是將題中的各類信息進(jìn)行詳細(xì)說明，如化工流程的生產(chǎn)目的、產(chǎn)品的特點(diǎn)與屬性、生產(chǎn)期間所需使用的原材料等.另外，在部分高中化工流程題中，為使學(xué)生能夠進(jìn)一步明晰題目所給內(nèi)容，加強(qiáng)對題目內(nèi)容的理解，往往會(huì)根據(jù)題目內(nèi)容形成一系列的圖形、表格等.題干，

多數(shù)情況下此類型題目的題干往往為流程圖、邏輯圖等.通過此種方式將各類物質(zhì)在轉(zhuǎn)化與生產(chǎn)期間的整個(gè)流程簡潔、清晰、全面地展現(xiàn)在學(xué)生面前，為學(xué)生后續(xù)的順利解題提供良好條件.題設(shè)，該部分的主要作用是將高中化工流程相關(guān)知識(shí)與題目工藝生產(chǎn)條件、流程等相關(guān)聯(lián).通過在合理范圍內(nèi)形成一系列的化學(xué)問題，從而確保學(xué)生通過題設(shè)對題引、題干開展全面分析，進(jìn)而達(dá)到鞏固高中化工流程相關(guān)知識(shí)的效果，并加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐操作與理論知識(shí)的聯(lián)系.

1.2 化工流程題的考查范圍分析

在新高考背景下，高中化工流程題的考查范圍主要包含以下三方面內(nèi)容：一是元素化合物，主要考查高中學(xué)生能否根據(jù)題目所給條件對相關(guān)物質(zhì)的變化情況、變化條件、相關(guān)化學(xué)方程式等內(nèi)容，進(jìn)行準(zhǔn)確的回憶、理解以及分析；二是高中化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，如化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)公式等;三是化工實(shí)驗(yàn)步驟與操作，主要考查學(xué)生能否根據(jù)題目所給出的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等內(nèi)容以正確方式進(jìn)行pH調(diào)節(jié)、物質(zhì)提純、物質(zhì)分離等相關(guān)操作.

1.3 化工流程題的常見考點(diǎn)分析

高中化工流程題的常見考點(diǎn)主要包括以下三方面內(nèi)容：其一，物質(zhì)提純與雜質(zhì)分離.在此方面的常見考點(diǎn)有分餾、萃取、沉淀以及過濾等.其二，結(jié)晶過程分析.該方面需要學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)題目所給條件與參數(shù)對結(jié)晶全過程開展細(xì)致分析，其中涉及物質(zhì)的蒸發(fā)、濃縮、過濾以及冷卻結(jié)晶等內(nèi)容.其三，計(jì)算環(huán)節(jié).在高中化工流程題的計(jì)算中主要涉及產(chǎn)量計(jì)算、純度計(jì)算、物質(zhì)消耗量計(jì)算等方面.

2 化工流程題的解題策略

2.1 快速提煉題目中重要信息

由于新高考背景下高中化學(xué)化工流程題干內(nèi)容復(fù)雜化、多元化，其中不僅存在文字說明，也包括生產(chǎn)流程與生產(chǎn)工藝、圖形或表格等相關(guān)信息.因此，當(dāng)學(xué)生拿到高中化學(xué)化工流程題后，應(yīng)當(dāng)先對題干中文字部分進(jìn)行精確、全面地閱讀與理解，明確生產(chǎn)流程中所需的產(chǎn)品原料、反應(yīng)條件、最終產(chǎn)物、產(chǎn)物用途、副產(chǎn)物類型等相關(guān)內(nèi)容.另外，為進(jìn)一步加強(qiáng)解答內(nèi)容的合理性與科學(xué)性，學(xué)生應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況對化工流程題目背景進(jìn)行判斷，明確其屬于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)還是實(shí)驗(yàn)室研究生產(chǎn)，以此有效梳理實(shí)驗(yàn)最終目的與所用生產(chǎn)工藝限制.若高中化學(xué)化工流程題中給出產(chǎn)品用途，則可以根據(jù)產(chǎn)品用途逆推產(chǎn)品形式，為題目的順利解答提供相關(guān)依據(jù).

除此之外，還需要加強(qiáng)解題的規(guī)范性與標(biāo)準(zhǔn)性，如對離子方程式、化學(xué)方程式等進(jìn)行合理配平；檢查可逆符號(hào)、等號(hào)是否書寫規(guī)范；明確標(biāo)注溶液、氣體以及沉淀等物質(zhì)的符號(hào).同時(shí)，學(xué)生在解題時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，對所形成的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行全面評價(jià)與分析，如是否存在對環(huán)境的污染現(xiàn)象、是否對所使用的儀器或設(shè)備存在特殊需求、反應(yīng)條件控制措施是否簡便、反應(yīng)物種類及各類產(chǎn)物數(shù)量等，從而加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方案的精確性與合理性[1].

2.2 化工流程題中常見的原料處理方法和作用

為進(jìn)一步提高化工流程題的實(shí)際解題效率與解題速度，需要學(xué)生明確化工流程題中各類原料常見的預(yù)處理方式與作用.通常情況下，原料常見的預(yù)處理方法主要分為以下三種：第一，研磨粉碎.該方式適用于惰性物質(zhì)，目的是通過物理研磨方式提高物質(zhì)與氣體或液體之間的接觸面積，進(jìn)而提升反應(yīng)速率.第二，酸浸.該處理方式主要用于酸溶，即利用濃硫酸、硝酸、鹽酸等溶液溶解可溶性金屬，這樣能夠通過將與酸不溶物質(zhì)隔離實(shí)現(xiàn)去除金屬雜質(zhì)的效果.第三，煅燒、焙燒、灼燒.此處理方式能夠改變物質(zhì)的組成成分與整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而為物質(zhì)賦予可溶性.同時(shí)，煅燒、焙燒以及灼燒所需溫度極高，在高溫條件下能夠基于氧化、分解原理有效去除物質(zhì)中有害成分或雜質(zhì)[2].

2.3 陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫技巧

對于高中化學(xué)化工流程題而言，其多數(shù)情況下所涉及的反應(yīng)化學(xué)方程式并不是學(xué)生所熟知的，因此，學(xué)生在

解析過程中只能基于所學(xué)化學(xué)方程式與反應(yīng)原理，對題目中潛在的化學(xué)方程式進(jìn)行判斷與書寫，從而達(dá)到解題目的.在此過程中，需要學(xué)生有效掌握對陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫技巧，

在實(shí)際解題過程中能夠正確、精準(zhǔn)、完全地書寫陌生反應(yīng)化學(xué)方程式，以此為后續(xù)的順利解題提供重要依據(jù).首先，需要學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況對變價(jià)后的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，而后聯(lián)系化工流程題中所給條件與重要信息明確相關(guān)生產(chǎn)流程中的最終產(chǎn)物；其次，配平變價(jià)物質(zhì)的系數(shù)，而后根據(jù)化合價(jià)知識(shí)完成升降配平變價(jià)物質(zhì)；最后，對所形成的配平化學(xué)方程式進(jìn)行校驗(yàn)與分析，并確定其合理性與規(guī)范性[3].

2.4 例題分析

例 磷肥生產(chǎn)期間會(huì)形成副產(chǎn)物CaSO4·2H2O，即石膏.為推動(dòng)相關(guān)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要將石膏副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氯化鈣水合物儲(chǔ)熱材料與硫酸鉀肥料[4].圖1為CaSO4·2H2O轉(zhuǎn)化工藝流程圖.

問題一：在該生產(chǎn)流程中，所使用的生產(chǎn)原料除KCl與CaSO4·2H2O外還需要什么原料？

問題二：當(dāng)碳酸銨溶液加入石膏懸濁液后是否會(huì)發(fā)生反應(yīng)，若發(fā)生反應(yīng)則寫出反應(yīng)的離子方程式.

問題三：過濾Ⅰ操作所產(chǎn)生的固體可用于生產(chǎn)水泥的原料，請問該固體中含有哪些物質(zhì)？以化學(xué)式表示.

問題四：過濾Ⅰ操作所得濾液為（NH4）2SO4溶液，如何有效檢驗(yàn)濾液中的CO2-3？

問題五：已知在不同溫度條件下K2SO4在100 g水中達(dá)到飽和時(shí)溶解的量見表1.當(dāng)溫度為60 ℃時(shí)，K2SO4的飽和溶液質(zhì)量為591 g，當(dāng)將其冷卻到0 ℃時(shí)，能夠析出的K2SO4晶體質(zhì)量為多少？

解析 通過對圖1進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)在該生產(chǎn)流程中，所使用的生產(chǎn)原料除KCl與CaSO4·2H2O外，還包括水、石灰石以及氨，即NH3、H2O、CaCO3.由于碳酸鈣具有難溶特性、硫酸鈣具有微溶特性，因此將碳酸銨溶液加入石膏懸濁液后，所形成的產(chǎn)物有硫酸鈣以及混有石膏的碳酸鈣，反應(yīng)離子方程式為CaSO4+CO2-3CaCO3↓+SO2-4，同時(shí)能夠得出問題三的答案，為CaSO4.對于問題四而言，其最終目的在于檢驗(yàn)濾液中的碳酸根離子，可以選擇酸化方法，將鹽酸溶液滴入濾液中，若出現(xiàn)氣泡則證明濾液中存在碳酸根離子.由于K2SO4飽和溶液在結(jié)晶過程中，其溶劑的量始終不變，因此學(xué)生需要基于此原理對表1開展分析并明確各溫度條件下K2SO4的溶解度.對60 ℃下591 g飽和溶液的含水量進(jìn)行計(jì)算，能夠發(fā)現(xiàn)水的質(zhì)量為500 g、K2SO4的質(zhì)量為91 g，同時(shí)根據(jù)表1可知0℃條件下100 g水能夠有效溶解18.2 g 的K2SO4.因此，500 g水便能夠溶解37 g的K2SO4進(jìn)而計(jì)算出0℃條件下，可以析出54 g的 K2SO4結(jié)晶.

3 結(jié)束語

綜上所述，學(xué)生在實(shí)際解題過程中，要加強(qiáng)對題目的分析力度，充分挖掘題目中的隱藏信息.根據(jù)現(xiàn)有條件與所給參數(shù)對化工流程的前后關(guān)系開展分析，進(jìn)而明確生產(chǎn)流程主線與主產(chǎn)物、生產(chǎn)流程支線與副產(chǎn)物、是否存在有毒有害物質(zhì)、在綠色環(huán)保角度下相關(guān)生產(chǎn)流程是否具有優(yōu)化潛力以及具體優(yōu)化措施等，而后利用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)的解題方式與作答技巧實(shí)現(xiàn)對化工流程題的高質(zhì)量解答效果［4］.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 史育萌.“模型建構(gòu)”在化工流程題教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)教學(xué)參考，2022（11）：68-70.

[2] 劉樹領(lǐng)，鑒培培.首尾對比四周環(huán)顧：巧解無機(jī)化工流程題[J].理科考試研究（高中版），2022，29（2）：49-51.

[3] 張鵬程.高考化學(xué)化工流程題的解題策略[J].學(xué)周刊，2019（21）：93.

[4] 曾國瓊.化工流程題的命題特點(diǎn)及復(fù)習(xí)備考策略[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2022（1）：41-45.

［責(zé)任編輯：季春陽］

收稿日期：2023-11-05

作者簡介：孫華麗（1978.9-），女，山東省濟(jì)南人，本科，中學(xué)一級教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究；

寧方嶺（1973.4-），男，山東省泰安人，本科，中學(xué)一級教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.