例谈化学工艺流程题中新情境方程式的书写策略

陈建勤

[摘   要]以近几年高考化学高频点试题做背景，阐述化学工艺流程题中新情境方程式的书写策略。

[关键词]化学工艺流程题;新情境;方程式;书写

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）05-0064-02

化学工艺流程题是近几年高考化学的热点题型，它是在原来无机框图题的基础上的创新。此类试题考查的知识点主要有：根据题给信息，结合工艺流程书写化学方程式或离子方程式即新情境方程式的书写;对化学实验的基本操作的考查，如溶液配制，中和滴定，物质检验、分离、提纯;考查有关问题的计算;等等。其中，新情境方程式的书写在高考化学中占较高的比重。

下面，我们以近几年的高考化学试题为例来探讨化学工艺流程题中新情境方程式的书写策略。

一、树立整体意识和局部意识，抓住物质转化和元素流向的思维主线

【例1】（2013年全国卷Ⅰ，节选）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe- = LixC6。現欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

回答下列问题：

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式：

。

（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式：                             。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式：

。

分析：“首”是钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔，“尾”是碳酸钴，它们的相同元素是钴元素，所以要通过核心反应去掉除了钴元素以外的元素和物质以得到目标产品，由此要分析流程图中钴元素的流向和铝元素的流向。

题（2），正极材料中能与NaOH溶液反应的只有Al，生成偏铝酸钠和氢气。题（3），根据箭头指向得知反应物是H2SO4 、H2O2，还有滤渣，滤渣应该有钴酸锂和乙炔黑等。因为产品是碳酸钴，所以钴酸锂应该是反应物。我们追寻钴元素的流向，其流向了硫酸钴，而锂元素流向了硫酸锂。由于钴元素的化合价从+3价降至+2价，化合价降低，被还原， 所以H2O2只能做还原剂，氧化产物是O2，得出：2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 [△]Li2SO4+2CoSO4+O2↑+ 4H2O。题（4），根据箭头的指向，得知反应物是CoSO4和NH4HCO3，生成物有CoCO3，钴元素化合价不变，所以是非氧化还原反应。又因为HCO3- [?]H+ + CO32-  ，Co2+与CO32-形成沉淀，促进平衡向右移动，产生更多的氢离子，氢离子与剩余的碳酸氢根反应生成二氧化碳和水，从而得出：CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+ （NH4）2SO4+H2O+CO2↑。

二、紧扣守恒观，快速加工处理题给信息

【例2】（2015年全国卷Ⅰ，节选）氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜 （主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

（2）写出步骤③中主要反应的离子方程式：          。

分析：注意题给信息“CuCl难溶于醇和水”，所以产物有CuCl，根据氧化还原反应的规律，SO32-的氧化产物为 SO42-，再根据氧化还原反应中的电子守恒可得到：

2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+。

书写方程式时为了达到电荷守恒和原子守恒，常在方程式的两端添加H+或OH-或H2O，但要考虑溶液的酸碱性。

三、根据课本或已学的方程式进行类比迁移

【例3】（2016年全国卷Ⅲ，节选）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既可避免污染环境又有利于资源的综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

[物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 质量

分数/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1 ]

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式：                          。

分析：碳酸铵与钒酸铵组成相似，已学的方程式有碳酸铵受热分解生成氨气、水、CO2。整个流程中钒元素的化合价没变，所以钒酸铵的分解产物应该与碳酸铵相似，即得到五氧化二钒、氨气、水。因此可得出方程式：

2NH4VO3[高温]V2O5+H2O+2NH3↑。

综上所述，对于化学工艺流程题中新情境方程式的书写基本思路可归纳如下：

（1）从生产目标出发，读懂流程框图。只要弄清框图末尾的目标产品，基本就能反推原料预处理、核心反应、分离提纯等阶段的具体情况。解答时要框内框外结合，首尾兼顾，从易处着手，先局部，后全盘，逐步深入。

（2）抓住关键点进行突破。一切反应或操作都是为了获得目标产品，因此要了解反应物是什么，发生了什么反应，该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用，并结合多、快、好、省的理念分析流程中的每一个步骤的物质成分。

（3）从题干和设问点中获取信息，帮助解题。新信息一般是重要的暗示和关键的突破口，需要对其进行提炼、重组、分解和迁移，而在分析整个流程的核心反应时常需要学生树立整体意识和局部意识，抓住物质转化和元素流向的思维主线，结合化合价，根据课本或已学的方程式进行类比迁移，综合解题。

（责任编辑    罗   艳）