对比分析 探寻规律——有效突破全国卷Ⅱ工业流程题

安徽

工艺流程题是近几年高考化学必考大题之一，将化工生产过程中的主要生产阶段用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识进行设问。命题一般采用“已知条件——流程图——相关问题”三框架模式，侧重考查学生的理解和应用能力以及提取、概括信息的能力。流程题对学生的能力要求较高，综合性较强，本文对近两年的高考流程题进行对比分析，并总结出切实可行的解题策略。

一、高考真题解析

【例1】(2019·全国卷Ⅱ·26)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列问题：

(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。

A.黄色 B.红色 C.紫色 D.绿色

(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：

①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为________________________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为________________________。

②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的________(填化学式)。

③沉淀器中反应的离子方程式为________________。

【答案】(1)D

【点评】本题为工艺流程题，以立德粉ZnS·BaSO4的制备为载体，考查钡的焰色、化学方程式、离子方程式的书写以及简单计算等，意在考查考生的观察、分析能力，利用已知信息解决问题的能力。

【例2】(2018·全国卷Ⅱ·26)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。

(2)PbSO4调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+

【点评】本题以闪锌矿为原料制备金属锌，需要注意闪锌矿的主要成分及其含有的杂质。分析题中表格中给出的信息，Fe3+的沉淀pH范围为1.5～2.8，Fe2+与Zn2+的沉淀pH范围近似相等，需要把Fe2+氧化为Fe3+进而除杂。

二、命题特点对比分析

高考工艺流程题主要特点是联系生产、生活实际，情景新颖，在基本原理上涉及的知识面广。题目的综合性和应用性较强，涉及元素观、微粒观、变化观等相关知识。

1.试题结构对比

2.共同特征

(1)试题背景均为我国古代或现代优秀的化工成果中的思想观念。例如我国古代史籍中记载锌被作为白铅，碳酸锌矿石被称为炉甘石。试题力求展示中华民族的优秀科技成果以及古人对人类发展和社会进步的贡献。在考查基本化学原理和概念的基础上，增强了学生的民族自豪感。例1中提到利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，也可定性鉴别某些金属盐；例2中提到我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

(2)结合流程信息考查陌生方程式的书写，陌生度较大，但只要学生能够读取流程信息，结合原子守恒、电子守恒即可迅速解答。例1在题干中给予了新信息①“在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡”“回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体”，考查1个化学方程式、1个离子方程式的书写；例2中给予了新信息“以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌”，以及表格信息中给予了金属离子沉淀的pH范围，化学方程式、离子方程式、电极方程式的书写各考查1个。

(3)均考查学生灵活利用题目给予“新信息”，应用基础元素化合物知识、基本反应原理和基本的实验操作去分析物质的转化过程和工艺条件，例1中②“在潮湿空气中长期放置的‘还原料’，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是‘还原料’表面生成了难溶于水的________(填化学式)”；例2中“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________________。”由此可见，工艺流程题渗透了化学学科素养，注重考查学生分析问题、解决问题的能力，对流程既要整体分析，又需要结合题目进行具体分析。

(4)均考查物质制备生产工艺，综合性较强，要求学生明确流程图中各物质的性质、发生的反应及常见物质分离、提纯方法。例1中以重晶石(BaSO4)为原料制取立德粉，比较原料与产品分析可得沉淀器中加入硫酸锌的目的是引入锌离子；例2考查了酸浸、加氧化剂调pH以及通过置换反应除杂等相关知识。

3.差异性

例1的创新点和突破点是考查了钡的焰色反应，学生对此比较陌生。一般情况下钡离子的检验在溶液中加入硫酸根离子即可，很少采用灼烧金属钡盐的方法；第3小题通过“碘量法”计算样品中S2-的含量，要求学生具有对实验数据分析处理的能力，考查学生的计算能力和分析问题、解决问题的能力。例2的创新点是与电化学进行结合，考查阴极的电极反应式，以及沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。

三、备考策略

1.《考试说明》中能力要求

(1)接受、吸收、整合化学信息的能力

①能够对中学化学基础知识融会贯通，有正确复述、再现、辨认的能力。

②能够通过对实际事物、实验现象、实物、模型、图形、图表的观察，以及对自然界、社会、生产、生活中的化学现象的观察获取有关信息，并进行初步加工、吸收、有序存储的能力。

③能够从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并与已有知识整合，重组为新知识的能力。

(2)分析问题和解决化学问题的能力

①能够将实际问题进行分解，通过运用相关知识，采用分析和综合、比较和论证、归纳和演绎等方法，解决简单化学问题的能力。

②能够将分析问题的过程和结论，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达方式，进行解释说明的能力。

2.建立模型

3.解题策略

(1)试题特点

①介绍背景:简单介绍工艺生产的原料、工艺生产的目的。

②展示流程:以框图形式将原料到产品的主要生产流程表示出来，指出“具体怎么做”。

③设计问题:根据生产过程中涉及的元素及化合物知识设置成具体问题，考查“实际生产过程”。

(2)解题思路

(3)核心关系

①原料与产品：从某种原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？比如例2中制取金属锌，则闪锌矿中的SiO2及少量FeS、CdS、PbS等杂质均需除去。

②步骤与目的：加入某种试剂，采取这样的方法，其目的是什么？结合后面的问题进行思考。比如：例2中加入氧化锌的目的是调节溶液的pH。