高中化学“工艺流程”习题的处理方法

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摘要:对比找出原料和产品的不同，轻松解决无机化学工艺流程中所涉及的相关问题。

关键词:工艺流程;对比;除杂;转化;核心元素

化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产经济效益、产品分离提纯、环境保护等相融合，考查物质的性质、制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息、抓住关键准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学命题的常考题型。由于工业制备学生没有亲身接触，只能通过理论知识去理解，所以这部分内容对学生难度较大。化学工艺流程题借助于化工生产过程能引入丰富的课本知识，以轻松地分辨学生对课本知识的识记、理解能力；其次，利用这类习题可以考查学生能否把课本理论知识灵活地应用到实际中去解决实际问题的能力。因此，这类习题的考察是高考中的热点，更是教学的重点，难点。该题型主要围绕物质的制备，分离，提纯命题。物质的制备一般分为原料预处理、除杂质、转化、分离提纯、获得产品或者产品再转化、分离和提纯这几个阶段。工艺流程习题实际就是利用一个或多个制备和分离提纯过程设置问题。

其中制备的关键环节为“原料的除杂”“转化”“产品的分离和提纯”。因此，教学中让学生抓住“实际就是混合物除杂、转化、分离、提纯”这个本质，通过读题，提取主要的信息，顺着这条主线，轻松完成问题。

首先，对原料进行预处理。方法一般包括：粉碎、研磨、水浸、酸浸、灼烧、煅烧、焙烧，酸溶等，其目的各不相同。粉碎、研磨一般是减少固体的颗粒度，增大接触面积，加快反应速率，提高反应物的转化率；水浸、酸浸是与水或酸接触并溶解；灼烧是除去可燃性杂质或使原料初步转化；煅烧、焙烧是为了改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化。其次，利用“对比”，思考四看。⒈看物质：从题干中找到原料和产品是什么？属于哪类物质？框图上标出原料中的成分物质，这些物质属于哪类？元素价态是多少？再对比原料和产品找到核心元素是谁？价态有没有变化？如何变化？最后找出原料中的杂质是谁？⒉看审流程图：对比流程中的每一步前后，知道每一步反应物是什么，发生了什么反应，该反应造成什么结果，对制造产品有什么作用。某些暂时琢磨不透的环节可以“跳过去”，后边带着问题回头来进行有针对性的分析，研究可能更容易。抓住一个关键点：一切反应和操作都是为了获得产品而服务。3.看箭头：进入的是投料(即反应物)，出来的是产品(包括主产物和副产物)，注意物料进出线、循环线。4.看问题：从问题中获取信息，帮助解题，流程提出的问题，有时对我们分析流程中某一步有提示作用,所以我们在做题时，不仅要把题中所给信息提及遍,还要把题中所提问题浏览一遍。对于除杂问题，利用课本除杂知识考虑。首先，除杂原则是不减少被除杂物的量，不引入新的杂质，除杂试剂必须过量，过量试剂必须易于除尽，杂质必须容易分离，操作简单。除杂方法是活泼金属阳离子一般转化为沉淀；活泼性较弱的金属阳离子置换为单质；强酸酸根转化为沉淀；弱酸酸根转化为气体。也常常用酸浸、碱浸、沉淀、调PH等方法。其次再考虑具体到某一步操作过程中的相关的物理变化和化学变化。如何用化学术语（化学方程式或离子方程式）把这些过程描述出来？由于量的不同对除杂有何影响？如何验证杂质除尽？如何证明杂质已洗净？水洗或乙醇洗涤的目的是什么？控制PH的作用或范围等等都是出题常用的设置点。抓住这些问题，有关除杂的问题都就迎刃而解了。对于转化的问题，首先要对比知道我们产品中需要的核心元素是什么？价态有没有变化？如果价态没变，则整个过程就仅仅是利用复分解反应，那就跟踪产品需要的核心元素转化就可以了。看发生复分解反应时加入什么物质？加酸？还是加碱？如果产品需要的核心元素价态变了，那就说明整个过程要利用氧化还原反应。那就分清楚核心元素的价态是升高还是降低，如果升高则自身做了还原剂需要加氧化剂；如果降低则自身做了氧化剂需要加还原剂。试题的设置就利用这些转变过程中需要的物质是谁，如何用离子方程式或化学方程式描述这一过程中发生的转变，如何提高产出率，如何防止原料发生副反应，如何计算产出率等知识点来设置问题。如果我们抓住了这些，也就知己知彼，百战百胜。

最后，对于产品的分离提纯。根据题目含义找到产品分离的具体方法是什么。常用物质分离的方法有以下几种：过滤、蒸发结晶、降温结晶、萃取和分液、洗涤、蒸馏或分馏等。根据题目设置的环境找到相应的分离方法。出题也常常利用这些分离过程考查相应分离的操作，如水洗、乙醇洗等，注意事项及所涉及的仪器等问题。当然，有些题目的信息设置不是很直接，需要学生通过对比间接获取信息。例如写一个化学方程式或离子方程式时，通常给出一种反应物和其中一种生成物，需要学生自己通过思考，推理找出其他反应物和生成物。这时需要对比前后框图，有时直接能看出，有时需要跳跃找到，有时需要利用氧化还原反应原理：有氧化剂就加还原剂，有还原剂需要加氧化剂等等。掌握这些知识，无论如何设置问题，学生都会轻松处理。具体到教学中，可以利用工业冶炼铝的过程设置不同的问题，让学生体会“工艺流程”习题中的“转化”和“除杂”问题的设置角度和处理方法。通过对冶炼铝的处理，其它工业制备原理基本相同，问题设置也大同小异，有时问题变成答案，有时答案变问题，从而使学生掌握这类习题的解题方法。

例如：工业冶炼铝的过程中通常是以铝土矿为原料制备铝单质。其铝土矿中含有氧化铝，氧化亚铁，氧化镁，二氧化硅等其他不溶物，通过以下过程制备铝单质。为了引导掌握一般分析过程，了解问题设置的常见角度，利用此框图设置如下问题：（1）原料一般如何预处理（2）该流程的目的是:原料是：产品是：杂质是:如何出去：原料和产品共有的核心元素是：该元素价态有无变化：该元素前后存在的物质类别分别是：（3）矿石通常先粉碎，研磨目的是：（4）一般加过量的稀硫酸溶液后所得的滤液1中溶质是谁：滤渣1是谁：；写出这个变化中的离子方程式：这一步的目的是：（5）过程1中一般分两步①通常是H2O2氧化②是用NaOH溶液调节调节溶液PH，各步目的分别是：写出这个变化中的离子方程式：如何证明完成这个任务：（6）过程2中通入过量CO2时发生反应为：过滤后需要洗涤沉淀，如何操作：如何证明沉淀已经洗涤干净的操作：（7）过程3中用过量NaOH溶液溶解所得滤液中溶质4是：滤渣4是：这个过程发生反应的离子方程式：（8）过程4通常滴加过量的稀盐酸溶液，发生的反应有（用离子方程式表示）：所得溶液是谁：滤渣是谁：这步操作目的是：（9）过程5通常用过量的稀氨水，目的是：写出反应的离子方程式：（10）电解获得铝单质时为啥不用AlCl3：（11）该工艺流程中用到哪些分离操作：让学生从化不同角度认识工艺流程过程中的化学知识，从而掌握了其他工艺流程中的处理方法。

作者:杨军 单位:甘肃省陇南市徽县一中