高中化學“工藝流程”習題的處理方法

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摘要:對比找出原料和產品的不同，輕松解決無機化學工藝流程中所涉及的相關問題。

關鍵詞:工藝流程;對比;除雜;轉化;核心元素

化學工藝流程題是將化工生產中的生產流程用框圖形式表示出來,并根據生產流程中有關的化學知識步步設問，是無機框圖的創新。它以現代工業生產為基礎，與化工生產經濟效益、產品分離提純、環境保護等相融合，考查物質的性質、制備、檢驗、分離提純等基本實驗原理在化工生產中的實際應用，要求考生依據流程圖分析原理，緊扣信息、抓住關鍵準確答題。這類試題具有較強的實用性和綜合性，是近幾年高考化學命題的常考題型。由于工業制備學生沒有親身接觸，只能通過理論知識去理解，所以這部分內容對學生難度較大?；瘜W工藝流程題借助于化工生產過程能引入豐富的課本知識，以輕松地分辨學生對課本知識的識記、理解能力；其次，利用這類習題可以考查學生能否把課本理論知識靈活地應用到實際中去解決實際問題的能力。因此，這類習題的考察是高考中的熱點，更是教學的重點，難點。該題型主要圍繞物質的制備，分離，提純命題。物質的制備一般分為原料預處理、除雜質、轉化、分離提純、獲得產品或者產品再轉化、分離和提純這幾個階段。工藝流程習題實際就是利用一個或多個制備和分離提純過程設置問題。

其中制備的關鍵環節為“原料的除雜”“轉化”“產品的分離和提純”。因此，教學中讓學生抓住“實際就是混合物除雜、轉化、分離、提純”這個本質，通過讀題，提取主要的信息，順著這條主線，輕松完成問題。

首先，對原料進行預處理。方法一般包括：粉碎、研磨、水浸、酸浸、灼燒、煅燒、焙燒，酸溶等，其目的各不相同。粉碎、研磨一般是減少固體的顆粒度，增大接觸面積，加快反應速率，提高反應物的轉化率；水浸、酸浸是與水或酸接觸并溶解；灼燒是除去可燃性雜質或使原料初步轉化；煅燒、焙燒是為了改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質在高溫下氧化。其次，利用“對比”，思考四看。⒈看物質：從題干中找到原料和產品是什么？屬于哪類物質？框圖上標出原料中的成分物質，這些物質屬于哪類？元素價態是多少？再對比原料和產品找到核心元素是誰？價態有沒有變化？如何變化？最后找出原料中的雜質是誰？⒉看審流程圖：對比流程中的每一步前后，知道每一步反應物是什么，發生了什么反應，該反應造成什么結果，對制造產品有什么作用。某些暫時琢磨不透的環節可以“跳過去”，后邊帶著問題回頭來進行有針對性的分析，研究可能更容易。抓住一個關鍵點：一切反應和操作都是為了獲得產品而服務。3.看箭頭：進入的是投料(即反應物)，出來的是產品(包括主產物和副產物)，注意物料進出線、循環線。4.看問題：從問題中獲取信息，幫助解題，流程提出的問題，有時對我們分析流程中某一步有提示作用,所以我們在做題時，不僅要把題中所給信息提及遍,還要把題中所提問題瀏覽一遍。對于除雜問題，利用課本除雜知識考慮。首先，除雜原則是不減少被除雜物的量，不引入新的雜質，除雜試劑必須過量，過量試劑必須易于除盡，雜質必須容易分離，操作簡單。除雜方法是活潑金屬陽離子一般轉化為沉淀；活潑性較弱的金屬陽離子置換為單質；強酸酸根轉化為沉淀；弱酸酸根轉化為氣體。也常常用酸浸、堿浸、沉淀、調PH等方法。其次再考慮具體到某一步操作過程中的相關的物理變化和化學變化。如何用化學術語（化學方程式或離子方程式）把這些過程描述出來？由于量的不同對除雜有何影響？如何驗證雜質除盡？如何證明雜質已洗凈？水洗或乙醇洗滌的目的是什么？控制PH的作用或范圍等等都是出題常用的設置點。抓住這些問題，有關除雜的問題都就迎刃而解了。對于轉化的問題，首先要對比知道我們產品中需要的核心元素是什么？價態有沒有變化？如果價態沒變，則整個過程就僅僅是利用復分解反應，那就跟蹤產品需要的核心元素轉化就可以了?？窗l生復分解反應時加入什么物質？加酸？還是加堿？如果產品需要的核心元素價態變了，那就說明整個過程要利用氧化還原反應。那就分清楚核心元素的價態是升高還是降低，如果升高則自身做了還原劑需要加氧化劑；如果降低則自身做了氧化劑需要加還原劑。試題的設置就利用這些轉變過程中需要的物質是誰，如何用離子方程式或化學方程式描述這一過程中發生的轉變，如何提高產出率，如何防止原料發生副反應，如何計算產出率等知識點來設置問題。如果我們抓住了這些，也就知己知彼，百戰百勝。

最后，對于產品的分離提純。根據題目含義找到產品分離的具體方法是什么。常用物質分離的方法有以下幾種：過濾、蒸發結晶、降溫結晶、萃取和分液、洗滌、蒸餾或分餾等。根據題目設置的環境找到相應的分離方法。出題也常常利用這些分離過程考查相應分離的操作，如水洗、乙醇洗等，注意事項及所涉及的儀器等問題。當然，有些題目的信息設置不是很直接，需要學生通過對比間接獲取信息。例如寫一個化學方程式或離子方程式時，通常給出一種反應物和其中一種生成物，需要學生自己通過思考，推理找出其他反應物和生成物。這時需要對比前后框圖，有時直接能看出，有時需要跳躍找到，有時需要利用氧化還原反應原理：有氧化劑就加還原劑，有還原劑需要加氧化劑等等。掌握這些知識，無論如何設置問題，學生都會輕松處理。具體到教學中，可以利用工業冶煉鋁的過程設置不同的問題，讓學生體會“工藝流程”習題中的“轉化”和“除雜”問題的設置角度和處理方法。通過對冶煉鋁的處理，其它工業制備原理基本相同，問題設置也大同小異，有時問題變成答案，有時答案變問題，從而使學生掌握這類習題的解題方法。

例如：工業冶煉鋁的過程中通常是以鋁土礦為原料制備鋁單質。其鋁土礦中含有氧化鋁，氧化亞鐵，氧化鎂，二氧化硅等其他不溶物，通過以下過程制備鋁單質。為了引導掌握一般分析過程，了解問題設置的常見角度，利用此框圖設置如下問題：（1）原料一般如何預處理（2）該流程的目的是:原料是：產品是：雜質是:如何出去：原料和產品共有的核心元素是：該元素價態有無變化：該元素前后存在的物質類別分別是：（3）礦石通常先粉碎，研磨目的是：（4）一般加過量的稀硫酸溶液后所得的濾液1中溶質是誰：濾渣1是誰：；寫出這個變化中的離子方程式：這一步的目的是：（5）過程1中一般分兩步①通常是H2O2氧化②是用NaOH溶液調節調節溶液PH，各步目的分別是：寫出這個變化中的離子方程式：如何證明完成這個任務：（6）過程2中通入過量CO2時發生反應為：過濾后需要洗滌沉淀，如何操作：如何證明沉淀已經洗滌干凈的操作：（7）過程3中用過量NaOH溶液溶解所得濾液中溶質4是：濾渣4是：這個過程發生反應的離子方程式：（8）過程4通常滴加過量的稀鹽酸溶液，發生的反應有（用離子方程式表示）：所得溶液是誰：濾渣是誰：這步操作目的是：（9）過程5通常用過量的稀氨水，目的是：寫出反應的離子方程式：（10）電解獲得鋁單質時為啥不用AlCl3：（11）該工藝流程中用到哪些分離操作：讓學生從化不同角度認識工藝流程過程中的化學知識，從而掌握了其他工藝流程中的處理方法。

作者:楊軍 單位:甘肅省隴南市徽縣一中