浅析工业流程题解题策略

张 丹

(辽宁省葫芦岛市兴城市高级中学 辽宁 兴城 125100)

1.前言

2017年新一轮的课程改革开始施行，提出了“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”、“科学态度与社会责任”5个化学学科核心素养，基于以上学科教学目标要求，反映化工生产技术的工业流程题，便成为高中化学新增题型之一，在高考试题中所占分数值大，且难度为中度偏上。主要以简单的文字、框图用箭头连接设计成流程图的形式呈现的，考查的内容包括：原料的预处理、反应条件的控制、元素化合物的知识、常见物质的性质、方程式的书写、化学平衡、反应速率、水解平衡、溶解平衡、反应热、电化学、绿色化学思想、基本实验操作等。情境真实、综合性强、考查范围广、强调对知识的灵活应用。

2.工业流程题的解题策略

2.1 分析思路。

(1)首先要仔细审题确定原料和目标产物，解决“干什么”的问题。从元素的角度分析杂质成分和转化的主要元素，利用已知的知识初步分析主要元素可能涉及转化反应。

(2)其次初步读流程，解决“如何做”的问题，从整体上明确除杂和转化的方法。再读问题，将相对独立的问题先作答，节省做题时间。

(3)最后结合题中信息和问题着重分析流程中的重点步骤，问题中未涉及到的、对解题无用的复杂步骤不必太过纠结。

(4)一般工业流程主要分为以下几步：

2.2 必备知识。常见物质的性质。如：Na2O2、Cl2、H2O2、SiO2、NaClO、NaClO3、NaClO2、Na2SO3、SO2、HNO3、H2SO4、Fe3+、Fe2+等。常见的氧化剂：MnO4-、ClO-、ClO3-、Cr2O72-、Cl2、H2O2、HNO3、O2、浓H2SO4、Br2、Fe3+、I2、S。常见的还原剂：CO、H2、金属单质、S2-、SO2、SO32-、I-、Fe2+、Br-、Cl-等。抓住物质类别的通性和具体物质的特性、学会从元素化合价的角度分析物质的氧化性和还原性，根据化学反应发生的条件，判断物质之间是否发生反应、发生哪些反应及生成物。

(1)掌握一些基本的实验操作及仪器。过滤、分液、萃取、蒸馏、结晶：蒸发浓缩、冷却结晶；蒸发结晶、趁热过滤；在干燥的HCl气流中加热。灼烧等。

(2)对反应条件的控制，主要从以下几方面考虑：反应速率、化学平衡、生产成本、对设备的要求等。

2.3 常见问题及思考方向。

(1)原料预处理的方法：水浸、酸浸、碱浸、焙烧等。

(2)提高浸取率的方法：搅拌、升高温度、将原料粉碎、适当增大酸(碱)的浓度等。

(3)原料转化的反应：

①氧化还原反应。

②复分解反应。

③电解法:电解氧化法、电解还原法。

(4)利用盐的水解，调PH值除杂的方法：控制PH在一定范围使杂质沉淀完全。

(5)在反应过程中控制温度在一定范围内的原因(分两个角度答题)

①温度过高，需要考虑反应物的稳定性(如：KMnO4、H2O2等)、挥发性(如：盐酸、Br2、浓氨水等)、升华(如：碘单质)、盐水解程度；对于可逆反应，考虑平衡移动；副反应发生或者增多。

②温度过低，反应速率缓慢。

(6)趁热过滤的目的：防止某物质降温结晶。

(7)减压蒸发(低温蒸发)原因：思考方向同温度过高。

(8)检验沉淀是否洗涤干净的方法：取最后一次洗涤液于试管中，加试剂，说现象、得结论。(与离子检验方法有关)

3.考查试题类型

例1(2018全国Ⅱ卷第26题)

我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4

回答下列问题：

(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_________。

(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_______；氧化除杂工序中ZnO的作用是________，若不通入氧气，其后果是_______。

(3)溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_______。

(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_______；沉积锌后的电解液可返回_____工序继续使用。

【反思】：本道无机工业流程题主要考查元素化合物的知识、电化学知识、方程式的书写。主要涉及了PbSO4、Fe3+水解平衡等元素化合物知识。解决本类题目可从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。即抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务的。

4.结束语

“学起于思，思源于疑”，在教学过程中，要关注学生思维的变化，在复习中搭建阶梯，适时引导，激发学生的求知欲，培养分析解决问题的能力，总之，掌握工业流程题的基本步骤，熟练掌握工业流程中的必备知识，学会对常见问题的分析方法，分析步骤时采用“瞻前顾后”、“前后呼应”等分析方法，就可以突破工业流程这个“纸老虎”。