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1、高考化学工艺流程试题突破策略与解题模型工艺流程题是近年来高考化学热点专题，源自实际化工生产的主要阶段并以框图形式呈现以考查元素及其化合物知识和部分实验基础，文章介绍了“试剂杂质操作产品”四线法可巧妙突破该题型，该法思路清晰，方向明确，帮助学生迅速构建模型认知，提炼化学核心素养，大大提高了解题效率。“四线”真实呈现工艺生产需要考虑的四个核心方面，启发学生关注实际工艺生产，关注生产的经济效益、绿色化。1 背景分析1.1 高考背景分析高考的功能立德树人、为国家选拔人才，高考题以真实的问题的解决为背景考查所学知识，尤其是常常以实际生产工艺为背景，以元素化合物基础知识为线，着眼于学生接受、吸收、整合信息
2、的能力考查。新课改后的高考有很强的时代感和实践性，化工生产技术的“工艺流程题”已成为新亮点和主流题型，突出考查学生对元素化合物知识的运用，以能力与核心素养考查为根本，着眼于学生对化学信息的接受、吸收、整合的能力的考查，以化学核心知识、概念为题干，以知识模型建构为落脚点，跳出了让学生陷入题海战的桎梏。2017年教育部公布的高考考纲发生了很大的变化，对化学而言，删去“化学与技术”模块，选考部分由原来的“三选一”改为“二选一”，不难发现工艺流程题有很大可能在必考题中考查，且在13、15、16、17年高考全国I卷中均有考查，近三年高考化学考查工艺流程题的情况，见表1。1.2 学生学情分析学生面对应对高
3、考，大多同学把“考点”作为复习依据，用“突破考点”、“狂练考点”、“强化训练”等为主要手段，进行大量的机械重复劳动，尽管花费了大量学习时间，但收效甚微。具体存在以下困难：阅读困难，迷思，审题过程不能迅速捕捉有用信息。答题语言不规范。元素化合物知识不扎实，不能够辨析微观反应。思考不全面，杂质选择性屏蔽。思维定式，死记硬背，不能灵活运用化学原理分析问题。流程的全面分析与题设解决的辩证与统一，有的时候，工艺流程并不需要各个阶段都详细分析，而应“粗”“细”结合，游刃有余。笔者阅读了许多关于工艺流程题解题技巧的文章，本文基于模型认知的构建，提出“试剂杂质操作产品”四线法，举例说明该法能帮助高三学生高效理
4、解工艺流程，有效提高学生信息处理、分析问题、解决问题等方面的能力，并进行练后知识点提炼。2 “四线法”介绍“四线法”顾名思义，通过分析四条主线，突破工艺流程题的整体把握，四条主线分别为试剂线，杂质线，操作线，产品线。根据工艺流程题的类型的不同，四条主线的呈现的具体内容不同。利用“试剂杂质操作产品”四线法解工艺流程题的模型认知，见图1。四线法，符合真实化工流程的目的，更快更好的得到更纯的产品，有利于提炼学生宏观辨识与微观探析的素养。2018年全国I卷工艺流程题的四线呈现情况、信息呈现形式，见表3。粗看工艺流程框图，迅速把握“四线”，能够整体把控整个化工流程的框架，除了储备一些常见教材工艺流程，比
5、如高中教材中涉及到的化学工业：候氏制碱法；氯碱工业；硅酸盐工业；工业制硫酸；合成氨工业；工业制硝酸；金属Na、Mg、Al、Fe、cu等的冶炼；海水中提取物质；更需要各主线有关化工流程的专业知识。链接：高中化学教材中的十大工艺流程解读2.1 试剂线需要掌握常见试剂的类型及作用和相关反应，也可称为反应线。常见试剂及其作用，见表4。2.2 杂质线于矿物质而言，测定元素组成后，即可确定杂质，需要积累常见试剂的处理方法，常见杂质及其除杂方式，见表5。流程分析过程中，需要抓住杂质的去向分析，切勿因为思维的不严谨，某杂质还未除去还茫然不知。违背了化工生产的目的。同时杂质的除去离不开试剂线的分析。2.3操作线
6、主要指的是分离提纯操作，每加一次试剂，便需要思考是否需要过滤、蒸发、冷却结晶、蒸馏、萃取等分离提纯操作，见表6。2.4 产品线试剂线、杂质线、操作线展开是为了获取产品，产品的获取主要通过除去杂质，发生核心反应而获取产品。通过总结近几年全国I卷高考化学工艺题产品的获取方式，见表7，不难发现产品的获取具有以下特点：主要围绕金属元素的相关工艺品产开考查，工艺可能产品具有多样性，体现了经济需要实效性，产品的获取可能在流程的前半部分，更多是后期才得到产品，产品的获取，需要试剂参与反应转化，可能发生的是氧化还原反应，产品的获取，所涉及的分离提纯操作及方法，离不开产品自身的性质，由于大部分产品是固体，故基本
7、上离不开结晶的相关操作。3 习题感悟基于四线法，能够全面了解工艺流程框图的过程，理解如何除杂、试剂何种用、产品如何获取、操作如何等。案例1锶(Sr)为第五周期IIA族元素，高纯六水氯化锶晶体(SrCl26H2O)具有很高的经济价值，61 oC时晶体开始失去结晶水，100 oC时失去全部结晶水。用工业碳酸锶粉末(含少量Ba、Fe的化合物)制备高纯六水氯化锶的过程如下图。请回答：(1)写出步骤在浆液中加入盐酸时发生反应的离子方程式。(2)步骤中调节溶液pH至810，宜选用的试剂为。A稀硫酸 B氢氧化锶粉末 C氢氧化钠 D氧化锶粉末所得滤渣的主要成分是 填化学式)。(3)步骤中，洗涤氯化锶晶体最好选
8、用。A水 B稀硫酸 C氢氧化钠溶液D氯化锶饱和溶液(4)工业上用5060 oC热风吹干六水氯化锶，选择该温度的原因是。(5)若滤液中Ba2+ 浓度为110一5 molL一1，依据下表数据可以推算滤液中Sr2+物质的量浓度为 。SrSO4BaSO4Sr(OH)2Ksp3.31071.110103.2104【工艺流程分析】【答案】(1)SrCO3+2H+Sr2+H2O+CO2 (2)BD；BaSO4和Fe(OH)3(3)D(4)防止温度度高于61 oC SrCl26H2O失去结晶水 (5)不大于310-2 molL一1通过试剂线、杂质线、操作线、产品线四线并进的分析方法，有序有效的突破了工艺流程题
9、的难点，解决了学生思考不全面、为何这样操作、选用这样的操作是为何、怎么忘记了某杂质的除去、为何该工艺存在这样的后果等等迷思。同时关注题目的每一条线，但不必将每一条线都推出，问什么推什么。其次要带着问题去精心研究某一步或某一个物质。4 练后提炼特殊设问及其解决策略工艺流程题，往往会在四线基础上，需要积累特殊设问的应对策略，这样工艺流程题不再会是高中生的“拦路虎”，近几年高考易错的热点提问如下：4.1 分析循环利用的物质和可回收的物质循环利用和回收利用，是工业生产提高经济效益、降低污染、提高物质的利用率等的必要手段。理解物质循环利用目的：节能减排，“绿色化学”，降低成本等生产问题，提炼出：一定不会
10、用于循环的物质：目标产物，杂质，可以用于循环的物质：辅助试剂、母液。可回收的物质：副产品(非目标产品)。应对策略：弄清楚每一步的反应物产物，对比“投入”“输出”，消耗又生成即为循环利用物质。4.2 分析调节容液的pH目的：使溶液中的某金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，是PH增大的物质如用MgO、Mg(OH)2等等。原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了的浓度，增大PHpH控制的范围：大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的pH4.3 分析洗涤沉淀实际工业生产过程中，沉淀的洗涤主要围绕洗涤什么杂质、怎
11、么洗(洗涤操作)、用什么洗涤、为什么用这个洗涤剂洗涤等问题展开分析，考题亦如此。(1)沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。(2)洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作23次。(3)沉淀剂是否过量的判断方法答题模板加沉淀剂：静置，向上层清液中继续滴加少量沉淀剂，若无沉淀产生，则证明沉淀剂已过量。加入与沉淀剂反应的试剂：静置，取适量上层清液于另一洁净试管中，向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂，若产生沉淀，证明沉淀剂已过量。注意：若需称量沉淀的质量而进行有关定量计算时则只能选用方法(1)。(4)判断沉淀是否洗净的操作答题模板(一般考查氯离子和硫酸根
12、离子等沉淀型的离子检验)取最后一次洗涤液，滴加（试剂），若没有现象，证明沉淀已洗净4.4 分析控制温度温度的控制，实际生产过程中主要基于反应速率、物质的溶解度(溶解度曲线)、物质的热分解与挥发(物质的性质分析)、弱离子的水解(平衡)、能源的利用(耗能)、副反应的发生、催化剂的活性、生产安全性等方面的思考。一般需要考虑温度过高、过低会有怎样的效果。具体如下：1、加热：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质。使沸点相对较低的原料气化2、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)使化学平衡向着题目
13、要求的方向移动(放热方向)，使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离，降低晶体的溶解度，减少损失尤其是减压蒸发、减压烘干，通过降低温度需求，防止目标物质的分解。3、控温：(用水浴或油浴控温)防止某种物质温度过高时会分解或挥发，为了使某物质达到沸点挥发出来，使催化剂的活性达到最好，防止副反应的发生，降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。4.5 分析化工流程的评价实际工业生产过程中，评价化工流程，需要考虑速率、产率、产品纯度、成本、污染、循环利用等方面，其中污染主要指的是：废渣、废液(酸、碱、重金属盐)、废气(Cl2、Br2、硫和氮的氧化物)。教学中注重化工流程的评
14、价，引导学生关注社会生产、社会环境等问题，激发学生探究潜质。5 总结利用“试剂杂质操作产品”四线法可以快速的理解工艺流程题的流程模型，通过常见问题认知模型的构建，便能够真正了解工艺流程的框架，掌握“四线”及常见设问的解决方式的积累，高三学子便可不用对工艺流程题“望而生畏”。但在教学过程中不能仅仅强调解题，通过解题引导学生体会真实工艺的复杂性、综合性，比如杂质的除去可以选择方案I也可以选择方案II，需要综合考虑整个流程最终确定最佳方案，同时应该注重真实工业工艺的介绍，创设条件让学生走进生产一线，切实体会“纸上得来终觉浅”，提供有利条件，创设实验条件，抛出问题，让学生通过“四线法”自主设计如何综合利用矿物质或废渣的实验方案，并实施实验。最终让学生明白高考化学所考察的是一道工艺的简化模式，还需要有化工专业知识、实践经验、经济效益等方面的分析，才能够真正批量生成。通过利用四线法帮助学生从具体知识的掌握到实际问题的解决，最终到知识素养化的转变。通过“四线法”分析工艺流程题教学，让学生顺利地迈出认识化学工艺的第一步，并不断引导学生关注日常的生产实际问题，创设真实情境，提高学生分析、解决问题的能力。
