突破“工艺流程题”难点作者：李子杰来源：《广东教育·高中》2013年第12期化工模拟又称工艺流程模拟，通俗地说，就是师生根据特定的信息情景，以工程师的身份根据生产的需求设定专用的化工生产过程，并对生产过程关键的操作进行选定、分析和评价。

其关键问题包括有效信息的获取、整合和有效迁移，关键操作的选定，关键现象的评价和原理的应用；化工推理指在化工模拟过程中掌握一定化工流程信息（事实）、必要数据和物料及产物相关性的基础上，通过因果关系、特定关系等顺次地、逐步地推理，最后得出新结论的过程。

化工流程推理可采用联想推理法、综合推理法、因果推理法、反向推理法、假设推理法、类比推理法、预测推理法、辐射推理法、回溯推理法；在心理学中，迁移是指在一种情境中获得的技能、知识或态度对另一种情境中技能、知识的获得或态度的形成的影响，在“工艺流程”题备考中，迁移是重要的一环。

一、工业流程题的主要特点化工流程图试题成了各省高考必考题型，也是学生备考中最为“恐惧”、失分相对较多的题型。

其实这种试题就是将化工生产过程中的主要操作步骤或物质转换用框图（流程图）形式表示出来，将其中相关的信息以文字、表格或图像呈现出来，然后根据流程中涉及的化学知识进行设问，从而形成与化工生产紧密联系的试题。

因而此类试题具有较强的“理论和实践相结合”特点，集中体现为信息处理量大，灵活性强，思维跨越性大，综合度大，区分度大。

总体来看，这类试题具有以下两个显著特点：①源于生产实际，命题者模拟再现工业生产的情景，给出必要信息，编制精简流程，设计充分情景，提出核心问题，从定性分析和定量计算两个层次上寻求原因和解决方案。

要求考生综合应用所学的“基础知识和基本技能”，结合信息分析问题实质、进而解决问题。

因而这类试题能充分体现理论和实践结合的观点；②试题内容（选材、信息、情景、设疑等）丰富多样，灵活多变，能全面考查学生应用所学的知识解决实际问题的综合能力：阅读审题进而获取信息的能力、对比分析进而解决问题的能力、应用知识和原理进而描述“操纵、现象、原因、结论”的语言表达能力。

二、 2009年至2013年广东化工流程图试题的考查知识点对比分析广东近5年高考化工流程图试题，该类试题从化工工艺分，可分为基础化学工艺题（如2010年，以β-锂辉石为原料制备碳酸锂）和精细化工工艺题（如2011年，粗铝的吹气精炼以及钢材镀铝）；从生产过程的主要工序分，可分为除杂提纯工艺流程题（如2009年，生产硼砂的固体废料回收镁）、原材料化学转化工艺流程题（2012年，用饱和石灰水溶浸“呆矿”制取硫酸钾）、电解工艺流程题（如2011年，粗铝的吹气精炼以及钢材镀铝等；2013年，从切割废料中回收银并制备铜化工产品）。

对比近5年的高考流程题，不难发现，此类试题虽然灵活多变，但所考查的知识点还是具有高度的共性，一般而言，流程题设置5个小问，主要考查的知识点有以下几种：1. 元素化合物，包括物质的性质和应用、物质转化条件及反应。

设置的问题主要有化学方程式书写、试剂的选择和现象描述、物质转换的条件选择、“除杂”及“转化”原理阐述等。

2. 基本理论和原理，包括氧化还原反应及离子反应、反应速率及平衡移动、能量转换及盖斯定律、原电池和电解池等。

设置的问题主要有以下几种：氧化还原反应方程式书写、离子方程式书写、离子检验、化学反应速率及其影响因素、数据或图像分析、速率计算、化学平衡移动及其影响因素、盖斯定律及热化学方程式书写；能量（ΔH）常规计算、原电池和电解池的基本原理、电极方程式书写、金属腐蚀和保护。

3. 基本实验操作，包括原料的预处理工序、产品的分离和提纯工序。

设置的问题主要有研磨或粉碎原因分析、原材料溶解（水溶、酸浸、碱浸）或熔融条件下的方程式书写、过滤、分液、蒸发等基本操作和仪器的描述、调节溶液pH以促进离子水解而沉淀原理及条件考查、特殊操作（如趁热过滤、重结晶）考核等。

4. 绿色化学原理，主要考查绿色化学原理和应用，设置的问题形式有物质循环及副产物回收描述、诸如氯气尾气吸收之类的“工业三废”处理的原理阐述。

5. 基本计算，主要是工业“定量”分析，设置的问题形式有概念应用型计算和当量“守恒”计算，如溶度积的考核、速率计算等、浓度计算、质量百分数求解、产率和原料的转化率计算等。

三、“模拟—想象—迁移”复习突破化工流程图试题“瓶颈”在高三备考过程中，工业流程题是学生最“恐惧”的试题，无论怎样复习，始终无法突破。

原因较多，有诸如审题、分析等学生基础知识能力薄弱因素，也存在诸如语言不规范、错别字等“学习习惯不好”因素，但这些可以经过复习可以改善，那么一个隐性的客观因素就是我们在引导学生复习或学习复习备考中采取了“脱离实践”的“纯理论”备考方式，致使学生在做题时灵活度不够，信息整合不完善，知识迁移不到位[3]。

在教学中，善于引导学生形成“模拟工业化”思维，“模拟”工业化生成过程，“推理”工业化生产过程中可能出现问题，进而“迁移”，形成解题思维。

1. “模拟—想象—再现”化工生产第一道工序：制定生产目的和选购原材料。

企业家创建化工厂，设定了生产目的：产品，工程师根据生产的需求选购原材料。

这种“模拟”以“背景信息”形式给出，引导学生认真阅读审题获取即可，尤其是要获取的是“原材料组成”信息，即主要成份、杂质成份及杂质的性质（如溶解性）等。

如2010年32题，碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域，以β-锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3。

引导学生获取如下信息：核心原料是Li2O，杂质是Al2O3（难溶于水，但和硫酸反应，拟采用离子沉淀过程分离）和SiO2（难溶于水，且和硫酸不反应，以滤渣形式分离），产品是Li2CO3。

在考题中，此处并不设置问题，但直接影响后续问题设置。

2. “模拟—想象—再现”化工生产第二道工序：原材料的“预处理”。

工程师选购原材料，原则上采取以下工序对原材料“预处理”：2010年32题（1）步骤I前，以β-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是。

参考答案：增大β-锂辉石表面积，提高反应速率。

2011年32题（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①和②。

参考答案：2Al + Fe2O3 ■ 2Fe + Al2O3 ；4Al + 3SiO2 ■ 3Si + 2Al2O3 。

废旧铁屑制备绿矾首先要用热的纯碱溶液浸泡目的分别是。

参考答案：热的纯碱溶液因水解程度大，碱性强，和油污发生“皂化反应”以除掉油污。

3. “模拟—想象—再现”化学工业生产第三道工序：原材料的“加工转化”。

工程师对净化除杂后的原材料进行“加工转化”以制备所需要的“产品”，这是化工流程的核心，也是关键，工程师必须从以下几个方面充分考虑并设置相应的方案；[2008年19题（5）]已知：Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）；ΔH1=+532.36 kJ·mol-1Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3·H2O（s）+9H2O（g）；ΔH1=+473.63 kJ·mol-1写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式。

参考答案：Na2CO3·H2O（s）= Na2CO3（s） + H2O（g）ΔH = +58.73 kJ·mol-1[2010年32题（4）]步骤Ⅲ中（硫酸锂溶液蒸发浓缩变成饱和溶液，加入饱和碳酸钠溶液），生成沉淀的离子方程。

参考答案：2Li+ + CO32—= Li2CO3↓[2011年32题（4）]镀铝电解池中，金属铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4― 和Al2Cl7―形式存在，铝电极的主要电极反应式为。

参考答案：阳极，Al - 3e— + 7AlC l4― = 4Al2Cl7―[2012年32题（2）]请用化学平衡移动原理解释用Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石浸出K+的原因。

[2012年32题（4）]不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系见图1，由图可得，随着温度升高，①②参考答案：（2）K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O（s）？葑2Ca2++2K++Mg2++4SO42—+2H2O ，加入Ca（OH）2溶液，OH—与Mg2+形成Mg（OH）2、Ca2+与SO42—形成CaSO4析出，平衡向右移动，杂卤石溶解浸出K+。

（4）K+浸出速度增大，K+浸出浓度增大。

[2013年32题（1）]电解精炼银时，阴极反应式为；[2013年32题（2）]滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为。

2013年32题（3）煅烧过程中一个反应的化学方程式：CuO + Al2O3 ■ CuAlO2 + （）↑。

参考答案：（1）Ag++e— = Ag。

（2）2NO+O2 = 2NO2。

（3）4CuO + 2Al2O3 ■4CuAlO2 + 1O2↑。

4. “模拟—想象—再现”化学工业生产第四道工序：产品和杂质的分离。

经过原材料的加工转化反应，获取的溶液含有产品，但也含有杂质，要进行杂质的分离。

除杂的基本原则如下，除杂试剂选择要合适，量要控制好，既要保证杂质全部被除去，也要保证不引入新的杂质，还要选择合适除杂操作，力求简单易操作，故工程师应该从以下几个方面进行考虑。

[2010年32题（2）]步骤I中，酸浸后得到酸性溶液中含有Li+、SO42—，另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、 Ca2+、Na+等杂质，需在搅拌下加入（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。

[2010年32题（3）]步骤II中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有。

参考答案：（2）石灰石。

（3）Fe2+、Mg2+、Ca2+。

[2011年32题（2）]将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体（有Na、Al、H2，注：NaCl熔点为801℃；AlCl3181℃升华），杂质随气泡上浮除去。

气泡的主要成分除Cl2外还含有；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在。

参考答案：AlCl3、HCl；NaCl。

[2012年32题（1）]（杂卤石加入足量的石灰水溶浸，过滤）滤渣的主要成份是，和杂卤石。

2012年32题（3）“除杂”环节中，先加入溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入溶液调滤液PH至中性。

[2012年32题（5）]有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4（s） + CO32—？葑CaCO3（s） + SO42—已知298K时，Ksp（CaCO3）= 2.80×10—9，Ksp （CaSO3）= 4.90×10—5，求此温度下该反应的平衡常数K= （计算结果保留三位的效数字）。