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一、化工流程题特点
化工流程题是高考理科综合的热点题型,也是必考题型。这类题以元素化合物知识为主干,涵盖了化学反应原理、实验基本操作、物质制备和分离等知识。试题大多是以真实的工业生产作为背景,具有情境新、综合性强、推理多、区分度大等特点。不仅考查化学基础知识,还考查信息的获取、加工、整合和积极思考解决实际问题的能力。在解题中,有些考生面对工艺流程题无所适从,读题或审题脉络不明、主次不清,耗费大量时间后却依然一头雾水,得分率普遍偏低。下面通过经典例题来分析如何做好这类题,为考生在解决这类题型时提供解题思路和策略。
二、工艺流程题解题策略
工艺流程题一般分为题干、流程图和问题三部分。试题一般分为两类,一类是以物质制备为目的,一类是以混合物的分离提纯为目的。
1.粗读题干,抓住两个关键信息。
这类题题干有的较长,信息较多,在读题的过程中,首先要抓到两个关键信息,一是介绍该工艺生产的原材料(主要成分和杂质),二是工艺生产的目的(产品和副产品)。
2.快速浏览流程,辨别出流程的三个阶段。
先整体浏览一下流程,基本辨别出流程的三个阶段:原料预处理→核心化学反应→产品分离提纯,这一过程可以快速进行,有个整体印象就行。
例题:三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O,相对分子质量为990)简称“三盐”,白色或微黄色粉末,热稳定性能优良,主要用作聚氯乙烯的热稳定剂。“三盐”是由可溶性铅盐中加入硫酸生成硫酸铅,再加氢氧化钠而制得。以100.0t铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO44等)为原料制备三盐的工艺流程如下。
Ⅱ.铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用。
分析:本题题干有点烦琐,可以先快速看流程图找到原料和产品(一般流程图中第一种物质是原料,最后一种是产品),再从题干中很快找到原料铅泥主要成分为PbO、Pb及PbSO4,产品三盐成分3PbO·PbSO4·H2O。再分辨出流程的三个阶段。
流程分析:
3.携带问题,挖掘流程,精读信息,解答问题。
本题设置有五个问题:
(1)写出步骤①“转化”的化学方程式______,该反应能发生的原因是______。
(2)步骤②“过滤1”后所得滤渣的主要成分为
(3)步骤③“酸溶”,最适合选用的酸为______,为提高酸溶速率,可采取的措施是______(任意写出一条)。
(4)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为______。
(5)从原子利用率的角度分析该流程的优点为______。
对整个试题有了粗略了解之后,结合具体问题,有的放矢,挖掘跟该题相关流程以及资料信息,解答问题,这样可以加快解题速度和提高答题的准确率。流程中一般会呈现超出教材范围的知识,但题目中往往会有提示或者这些知识与所问的问题没有相关性,所以要结合问题弄懂流程图,不必将每种物质都推出,只需问什么推什么,跟问题无关的东西不必花时间去追究。读信息时主干部分抓住关键字、词;读流程图,重点抓住物质流向(箭头的“流入”“流出”与“返回”,流人的是反应物,流出的是生成物,回头的为循环利用)、实验操作方法等。
第(3)问要抓住流程中进入“酸溶”的反应物是“过滤1”后所得滤渣(Pb、PbO和PbCO3),再结合已知信息Ⅱ,铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用,即可判断最适合的酸为HNO3(题给资料信息要善于应用);由化学反应原理中影响化学反应速率的因素可知:适当升温、适当增大硝酸浓度、减小滤渣颗粒、搅拌等均可提高酸溶速率。
对于第(4)(5)两问,要抓住“箭头流向”分析,找出反应物和生成物,结合守恒规律配返回箭头,意味着滤液2可循环利用,提高了利用率,所以优点为HNO3溶液可以循环利用。
通过对以上五个问题的分析表明:带着问题、挖掘图示、注意箭头流向、充分利用题给信息,根据已学的化学基础知识可顺利解决相关问题。
4.抓住“流程为终端的产品服务”这个关键点。
流程中的一切处理方法、反应和操作都是为获得产品而服务的,抓住这个关键点,就知道从什么角度应用什么知识解答问题。
上面题目中所有反应和操作都是为获得三盐(3PbO·PbSO4·H2O)服务的,根据原料的成分PbO、Pb及PbSO4,可判断上述流程主要都是为了如何实现将PbO、Pb转化为PbSO4而做的,抓住这个关键有利于对上述问题的分析。
5.从问题本身获取信息,帮助解题。
题目中所设置的问题本身也隐含着有用的信息,善于从中获取信息,可帮助解题。
例题:铋(Bi)的无毒与不致癌性有很多特殊用途,其化合物广泛应用于电子、医药等领域。由辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含杂質PbO2等)制备Bi2O3的工艺如下。
“置换”时生成单质铋的离子方程式为______,“母液1”中通入气体X后可循环利用,气体X的化学式为______。
分析:根据图示和问题本身蕴含的信息容易解答。置换时加入的是“Fe”生成的是单质铋,Fe与Bi3 发生置换反应后转变为Fe2 (即3Fe 2Bi3 =3Fe2 2Bi),这一问的设置是为后一问铺垫,引导思考得到的“母液1”中主要含FeCl2,再结合关键词“可循环利用”,说明气体X与“母液1”成分反应后生成了前面流程中的“进料”FeCl3或盐酸,显然是Cl2氧化了Fe2 生成可循环利用的FeCl3。
6.跳跃思维,规范答题。
答题时应注意前后问题有些没有“相关性”,有些试题设置的前后问题没有相关性,即使前一问答不出,也不会影响后面的答题。我们在答题时也可以采取跳跃思维。
例如:上题“粗铋”中含有的杂质主要是Pb,通过熔融盐电解精炼可达到除杂的目的,其装置如图1。电解后,阳极底部留下的为精铋。阳极材料为______,阴极的电极反应式为______。
这是一个独立的电解法精炼金属问题。“粗铋”中含有的杂质主要是Pb,电解后,阳极底部留下的为精铋,所以电解过程就是除去“粗铋”中Pb。电解精炼时,粗铋作阳极,Pb放电变成Pb2 进入溶液,阴极上发生还原反应,电极反应式为Pb2 2e-=Pb。
化工流程题综合性强、其有一定难度,解答好这类题型是高考取胜的关键,牢固地掌握基础知识是做好化工流程题的前提。同时我们也要善于在流程图和问题中提取信息,分析信息,掌握处理这类题型的解题策略,在考试中做到沉着冷静,有条不紊地答题。
(责任编辑 谢启刚)
化工流程题是高考理科综合的热点题型,也是必考题型。这类题以元素化合物知识为主干,涵盖了化学反应原理、实验基本操作、物质制备和分离等知识。试题大多是以真实的工业生产作为背景,具有情境新、综合性强、推理多、区分度大等特点。不仅考查化学基础知识,还考查信息的获取、加工、整合和积极思考解决实际问题的能力。在解题中,有些考生面对工艺流程题无所适从,读题或审题脉络不明、主次不清,耗费大量时间后却依然一头雾水,得分率普遍偏低。下面通过经典例题来分析如何做好这类题,为考生在解决这类题型时提供解题思路和策略。
二、工艺流程题解题策略
工艺流程题一般分为题干、流程图和问题三部分。试题一般分为两类,一类是以物质制备为目的,一类是以混合物的分离提纯为目的。
1.粗读题干,抓住两个关键信息。
这类题题干有的较长,信息较多,在读题的过程中,首先要抓到两个关键信息,一是介绍该工艺生产的原材料(主要成分和杂质),二是工艺生产的目的(产品和副产品)。
2.快速浏览流程,辨别出流程的三个阶段。
先整体浏览一下流程,基本辨别出流程的三个阶段:原料预处理→核心化学反应→产品分离提纯,这一过程可以快速进行,有个整体印象就行。
例题:三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O,相对分子质量为990)简称“三盐”,白色或微黄色粉末,热稳定性能优良,主要用作聚氯乙烯的热稳定剂。“三盐”是由可溶性铅盐中加入硫酸生成硫酸铅,再加氢氧化钠而制得。以100.0t铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO44等)为原料制备三盐的工艺流程如下。
Ⅱ.铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用。
分析:本题题干有点烦琐,可以先快速看流程图找到原料和产品(一般流程图中第一种物质是原料,最后一种是产品),再从题干中很快找到原料铅泥主要成分为PbO、Pb及PbSO4,产品三盐成分3PbO·PbSO4·H2O。再分辨出流程的三个阶段。
流程分析:
3.携带问题,挖掘流程,精读信息,解答问题。
本题设置有五个问题:
(1)写出步骤①“转化”的化学方程式______,该反应能发生的原因是______。
(2)步骤②“过滤1”后所得滤渣的主要成分为
(3)步骤③“酸溶”,最适合选用的酸为______,为提高酸溶速率,可采取的措施是______(任意写出一条)。
(4)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为______。
(5)从原子利用率的角度分析该流程的优点为______。
对整个试题有了粗略了解之后,结合具体问题,有的放矢,挖掘跟该题相关流程以及资料信息,解答问题,这样可以加快解题速度和提高答题的准确率。流程中一般会呈现超出教材范围的知识,但题目中往往会有提示或者这些知识与所问的问题没有相关性,所以要结合问题弄懂流程图,不必将每种物质都推出,只需问什么推什么,跟问题无关的东西不必花时间去追究。读信息时主干部分抓住关键字、词;读流程图,重点抓住物质流向(箭头的“流入”“流出”与“返回”,流人的是反应物,流出的是生成物,回头的为循环利用)、实验操作方法等。
第(3)问要抓住流程中进入“酸溶”的反应物是“过滤1”后所得滤渣(Pb、PbO和PbCO3),再结合已知信息Ⅱ,铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用,即可判断最适合的酸为HNO3(题给资料信息要善于应用);由化学反应原理中影响化学反应速率的因素可知:适当升温、适当增大硝酸浓度、减小滤渣颗粒、搅拌等均可提高酸溶速率。
对于第(4)(5)两问,要抓住“箭头流向”分析,找出反应物和生成物,结合守恒规律配返回箭头,意味着滤液2可循环利用,提高了利用率,所以优点为HNO3溶液可以循环利用。
通过对以上五个问题的分析表明:带着问题、挖掘图示、注意箭头流向、充分利用题给信息,根据已学的化学基础知识可顺利解决相关问题。
4.抓住“流程为终端的产品服务”这个关键点。
流程中的一切处理方法、反应和操作都是为获得产品而服务的,抓住这个关键点,就知道从什么角度应用什么知识解答问题。
上面题目中所有反应和操作都是为获得三盐(3PbO·PbSO4·H2O)服务的,根据原料的成分PbO、Pb及PbSO4,可判断上述流程主要都是为了如何实现将PbO、Pb转化为PbSO4而做的,抓住这个关键有利于对上述问题的分析。
5.从问题本身获取信息,帮助解题。
题目中所设置的问题本身也隐含着有用的信息,善于从中获取信息,可帮助解题。
例题:铋(Bi)的无毒与不致癌性有很多特殊用途,其化合物广泛应用于电子、医药等领域。由辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含杂質PbO2等)制备Bi2O3的工艺如下。
“置换”时生成单质铋的离子方程式为______,“母液1”中通入气体X后可循环利用,气体X的化学式为______。
分析:根据图示和问题本身蕴含的信息容易解答。置换时加入的是“Fe”生成的是单质铋,Fe与Bi3 发生置换反应后转变为Fe2 (即3Fe 2Bi3 =3Fe2 2Bi),这一问的设置是为后一问铺垫,引导思考得到的“母液1”中主要含FeCl2,再结合关键词“可循环利用”,说明气体X与“母液1”成分反应后生成了前面流程中的“进料”FeCl3或盐酸,显然是Cl2氧化了Fe2 生成可循环利用的FeCl3。
6.跳跃思维,规范答题。
答题时应注意前后问题有些没有“相关性”,有些试题设置的前后问题没有相关性,即使前一问答不出,也不会影响后面的答题。我们在答题时也可以采取跳跃思维。
例如:上题“粗铋”中含有的杂质主要是Pb,通过熔融盐电解精炼可达到除杂的目的,其装置如图1。电解后,阳极底部留下的为精铋。阳极材料为______,阴极的电极反应式为______。
这是一个独立的电解法精炼金属问题。“粗铋”中含有的杂质主要是Pb,电解后,阳极底部留下的为精铋,所以电解过程就是除去“粗铋”中Pb。电解精炼时,粗铋作阳极,Pb放电变成Pb2 进入溶液,阴极上发生还原反应,电极反应式为Pb2 2e-=Pb。
化工流程题综合性强、其有一定难度,解答好这类题型是高考取胜的关键,牢固地掌握基础知识是做好化工流程题的前提。同时我们也要善于在流程图和问题中提取信息,分析信息,掌握处理这类题型的解题策略,在考试中做到沉着冷静,有条不紊地答题。
(责任编辑 谢启刚)