广东高考化学工业流程题的结构特点及解题策略研究

陈庆汇 衷明华

(韩山师范学院化学系,广东 潮州 521041)

工业流程题为广东高考化学考查学生理论知识、实验操作、化学计算等综合能力的有效题型。但在实际答题中，不少学生反映，工业流程题难以把握，进行了大量的习题训练，提高的成效不大；教师在实际教学中也缺乏行之有效的教学方法。本文总结了广东高考化学工业流程题的结构特点和解题策略，希望能给广大的师生带来启发。

一、广东高考化学工业流程题案例分析

通过案例分析，分析工业流程题的结构特点，以2011年广东高考化学工业流程题试题为例。

例题(16分)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下：

图 工艺流程(注：NaCl的熔点为801℃,AlCl3在181℃升华)

(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式①和②。

(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去，气泡的主要成分除Cl2外还含有;固体杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在。

(3)在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为。

(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因。

试题解析:该工业流程题通过“吹气精炼法”提炼粗铝，对考生而言，试题新颖，陌生度大。但以粗铝为原料，经精炼，除渣，冷却制取高纯铝锭；将精炼中产生的尾气经冷凝并转化为熔融盐，电镀制取镀铝制品；通过废碱液回收有害气体，并未偏离广东高考化学考纲的要求。

(1)原料的预处理是工业流程题常考的知识点，一般涉及原料的粗提纯。根据题干的描述，结合铝单质的化学性质，便可以写出化学方程式了。

(2)主要考查氯气与粗铝的反应产物的物理性质。粗铝中含有铝单质、金属钠及氢气，粗铝与氯气的反应产物有氯化钠、氯化铝及未参加反应的氢气。根据反应的条件及流程图左下角提供的信息，对反应产物的物理性质进行分析，写出答案。

(3)运用冷凝分离尾气的原理，尾气中不同气体之间的凝固点不同，将氯气与氢气和氯化钠分离。气体A氯气与废碱液的反应，考生不难写出。

(4)主要涉及电镀池原理。镀铝电镀池中铝为铝为阳极，溶液为中性，可写出铝电极的电极反应式。

(5)该小题主要考查氧化铝的性质及形成原理。

参考答案:

(1)①2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe;

②4Al+3SiO2=3Si+2Al2O3

(2)H2、AlCl3;NaCl

(3)Cl2+2OH-=Cl2+ClO-+H2O

(5)铝在空气中易形成一层及薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止氧化深入内部，起到防腐保护作用。

试题结构特点分析:本工业流程题的基本结构符合历年的广东高考化学试题，一般分为题头，流程图，问题三大部分。题头部分工业流程题的导语，主要说明由什么原料制取产品，或先介绍有关原料的性质结构，为解题提供相关信息。流程图部分用箭头和框图的形式将原料到产品的工业生产流程表示出来，一般有单线流程图和多线流程图，包括原料的预处理，核心反应(反应条件的控制)，产品的提纯，物质的循环利用，有害物质的处理等几个部分。问题部分是根据流程图中涉及到的化学知识设计成一系列的问题。

图基本结构

特点：该工业流程题试题并不来源于教材，却与教材知识紧密相连。试题以提纯粗铝为载体，将制备高纯铝锭和镀铝制品作为两大主线，除去有害气体氯气为副线。涉及氯气、铝单质及其化合物的相关性质，并整合了氧化还原反应、电化学原理，实验操作等知识点。考查了学生通过图形文字获取信息和推理判断解决问题的能力，符合新课程标准的理念，试题具体特点如下。

(1)综合性强。工业流程题综合性强体现在试题

知识点多，问题差异大，推理判断能力要求高。

(2)贴近工业生产。工业流程题以工业生产为载体，将化学理论知识与实际生产相结合，使高中化学知识从束之高阁到理论应用的实际化。

(3)问题形式多样化。从不同的知识点设计问题，具有很强的灵活性。

(4)情感态度与价值观强。工业流程题不仅仅是“知识与技能”“过程与方法”的简单考查，还具有一定的情感态度与价值观，将粗铝的提纯分为两大主线进行精炼，是对物质的充分利用，提高工业生产的产率；对有害气体A 氯气用碱液吸收，贴近生活，体现了环境保护的理念；通过推理判断，培养学生的严谨求实，思维缜密的科学精神。

(5)思维模型突出。工业流程题的流程图主要涉及到原料的预处理，核心反应，产品的提纯，物质的循环利用，有害物质的处理等五个方面，这五个方面都具有很强的规律性。如原料的预处理，主要涉及原料的粗提纯，原料的性质，能源的利用等。核心反应主要涉及方程式的的书写，反应条件的控制，副原料的加入等方面。可就这五个方面，分别就金属类，无机非金属类，碳酸盐类，纯碱的制取所涉及的工业流程题进行规律性总结，建立相应的思维模型。如图：

图 工业流程题的流程

二、工业流程题的解题策略

工业流程题的一般解题步骤是：(1)通过阅读题头，初步了解工业生产流程的背景、生产产品，原料等相关信息；(2)浏览流程图部分，根据箭头的方向，确定投料、生成物、物质循环利用等环节，并判断出原料的预处理，核心反应，物质的循环利用、有害物质的处理、产品的提纯等主要流程环节；(3)分析问题，结合试题的整体信息，认真分析各个环节涉及到的化学知识、原理，组织语言进行答题。具体解题策略如下：

1.审题。整体粗读，提取有用信息。通过粗读，明白工业生产的目的、大体的工业流程步骤和问题涉及的知识点。整个工业流程的设计都是为工业生产的目的和问题服务的，知道生产目的和问题涉及的知识点，解题就能做到有的放矢。了解大体的工业流程步骤，就可以找到切入点。

2.结合问题，认真分析流程图中的物质变化。认真分析工业流程图的物质变化，明白物质变化的前因后果，并根据问题进行推理判断。流程题的核心就是物质的变化，它使元素化合物，实验，反应原理等知识综合在一起。读流程图的方法：抓箭头方向，主线主产品，副线副产品，回头循环品。对流程图的理解可从以下几个方面着手：A.明确核心反应。(该工业流程主要发生了什么反应?反应方程式是什么?)B.循环与回收的物质。C.特定步骤中加入某物质的作用?(一般题干会隐藏信息，需通过推理判断。)

3.整合分析，推理判断。经过分析流程图，进一步整合题目中相关信息，并运用所学的化学知识、理论，推理判断，并组织语言答题。常见推理思路如:对反应条件:A.对反应速率有何影响?(如何提高浸出率?如何提高反应速率?);B.对平衡转换的影响?(如何提高产率?)C.对综合效益的影响?(如原料成本，来源:对设备的要求,对环境有何影响?);对核心反应:对反应条件的控制?(主要包括“温度控制”和“pH控制”);对产品的处理:根据物质的溶解度、沸点等条件,采取相应的实验操作。(如洗涤;蒸发;蒸发浓缩,冷却结晶;蒸发结晶,趁热过滤;重结晶等);对循环物质和有害物质:A.在流程中循环使用。(给工业生产带来杂质或提高物质的循环利用,提高利用率等)B.在生活中应用。(常识积累)C.环保问题(有毒气体，重金属,酸,碱等物质)

4.表达准确，答题规范。工业流程题中非智力失分因素往往比较严重，如常见的工业生产用语表述不对，化学反应方程式书写不完整等。因此，要在平时训练加强答题的规范性，做到表达准确，答题规范，减少非智力因素的失分。

常见的题型及解题策略

根据历年的广东高考化学试题，其常见的题型及具体解题方法如下：

1．首尾分析法

图 工艺流程

(1)滤渣的主要成分有和以及未溶杂卤石。

(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2能溶解杂卤石浸出K+的原因:。

(3)“除杂”环节中，先加入溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入溶液调滤液pH至中性。

(4)不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系如下图，由图可得，随温度升高，①;②。

(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生:。

图 K+的浸出浓度与溶浸时间的关系

已知298K时，KSP(CaCO3)=2.80×10-9,KSP(CaSO4)=4.90×10-5,求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)

该试题用Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，整体上以提纯分离为主，涉及化学平衡移动原理，实验操作，化学计算等基础知识。

参考答案:

(1)Mg(OH)2,CaSO4

(3)K2CO3;稀硫酸

(4)①在同一时间内,K+的浸出浓度增大。②K+的溶浸速率加快,达到溶浸平衡的时间短。

(5)K=1.75×104

首尾分析法一般适用于从混合物中分离或提纯某一物质的工业流程。可通过对比原料和产品的差异，认真分析加入某一试剂后，能与哪些物质发生反应，生成什么物质，采用什么方法才能将物质提纯出来，弄清楚涉及原料转化的化学知识，原理，熟悉提纯分离等操作，结合化学生产的知识进行答题。

2.综合分析法

例题:银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下。

图 从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺

(1)电解精炼银时，阴极反应式为;滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为。

(2)固体混合物B的组成为;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量。若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程为。

(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：

CuO+Al2O3=CuAlO2+↑

(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0Kg废料中的铜可完全转化为mol CuAlO2,至少需要1.0 mol/L的Al2(SO4)3溶液L。

(5)CuSO4也可用于制备胆矾，其基本操作是、过滤、洗涤和干燥。

该试题为多线流程图题，涉及电化学、复分解反应、氧化还原反应、实验操作等知识，综合性强，宜采用综合分析法解答。首先，将多线流程图逐个分解为单线流程图，即分为制备银，CuAlO2两条主线，再通过中间产物和辅助原料及相关操作，分析细节，联想原理，各个击破。

参考答案:

(1)Ag++e-=Ag;2NO+O2=2NO2;

(3)4;2;4;O2;

(4)50.0,25.0;

(5)蒸发浓缩、冷却结晶。

综合分析法适用于涉及知识面广，多线流程图的工业流程题。关键是处理好中间产物，注意细节，通过联想，从中间产物与多个产品寻找联系，逐一分析解答。

广东历年的工业流程题的题型主要为以上两种,解题的总体策略是:理清主线,分清副线;联想原理,注重细节;组织语言,答题规范。

四、提高解题得分率技巧

1．注意知识的积累与归纳。在平时的化学学习中，要养成对化学知识进行积累和归纳的习惯，对基础化知识要熟练于心，并进行分类整理。熟记常见的实验操作技巧，例如过滤、洗涤、蒸发、结晶、萃取等。同时，也应积累一定的工业操作，如水浸、浸出、酸浸、粉碎、灼烧等。

2．注意解题技巧和能力的训练。高考自然反对题海战术，但进行一定的训练是必不可少的。通过解题，提高自己审题、析题能力，巩固解题策略。同时，培养自己思维的敏捷性，在多次的解题中，逐渐强化自己化学语言表达的规范性。

3．建立思维模型，提升解题能力。工业流程题在广东高考中，试题年年新颖，却始终没有偏离教材的知识点。这就要求考生具备扎实的理论知识，可通过建立相应的思维模型，总结原料的预处理，核心反应，产品的提纯、物质的循环利用、有害物质的处理等五个方面的规律，并找出各个思维模型之间的联系及转化方式，强化化学理论知识，提升解题能力。

[1]蒋俊洋.化学工业流程的解题策略探讨.[J].广东教育(高中版).2012(10):62-64.

[2]许宏生,姜建文.从三维目标落实的角度赏析一道化学竞赛题.[J]考试周刊.2011(09):2.

[3]陈思恭.化学工艺流程题的结构特点及解题方法.[J]考试与研究.2012(05).1-5.