化学工艺流程图题解题及复习浅见

【摘要】化学工艺流程图题是近年高考理综试题的重要题型，对提高学生学习化学知识的综合思维能力有促进作用。本文从对化学工艺流程图题的结构特点、图题类型及常考考点作深入的分析，提出解此类题的方法思路和在复习教学中的具体方法。

【关键词】化学工艺流程图题； 解题； 复习教学

纵观福建省（理综2009、2010、2011、2012、2013这几年的第24题）和其它几个省份近几年的高考题都有化学工艺流程图题。这类题目是近几年高考化学部分新出的一种比较流行的题型，与早些年的高考题比较这种题目取代了以前的无机框图题。这类题对学生来说综合度高，涉及的知识面广，陌生度高，阅读量大，信息多，对学生的思维能力要求高，因此造成部分学生很怕该类题目。下面结合一些题例，谈谈对此类题目的求解及复习的一些看法。

1化学工艺流程图题的结构特点

化学工艺流程图题顾名思义就是将一些化工生产过程中的生产流程用框图（或生产装置）形式表示出来，并根据生产流程中与高中相关的化学知识进行分解设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺流程图题。

化学流程图题有这几个特点：一是这类试题一般源于实际的生产问题，以解决生产中与化学相关的实际问题作思路进行设置问题，使问题情境真实，考查学生理论联系实际，学以致用的能力；二是试题所含内容丰富，涉及的化学基础知识方方面面如中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、化学用语、元素周期律、氧化还原反应、化学平衡、电解质溶液、电化学、溶度计、PH计算、实验操作等知识，能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力；三是试题新颖内容陌生，一般文字较多，阅读量大，能考查学生的阅读能力、分析判断能力、逻辑推理能力和资料的收集处理能力。

化学工艺流程图题的结构一般分材料信息、框图和问题三部分。材料信息部分描述化工生产或化学实验的目的，简单介绍化工生产或化学实验所需的材料；框图部分则用流程图形式把化学实验中物质的制备和分离提纯的流程表示出来，或将原料到产品的主要生产流程表示出来；问题部分主要以生产流程或化学实验中所涉及的化学知识设置出一系列问题。

2化学工艺流程图题的类型及常考考点

现以2009-2012年福建省高考理综卷化学部分第24题分析。2009福建理综24题是以从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取Al2O3为背景知识设计流程，主要考查了流程的理解、几种氧化物（Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO）的相关性质、检验Fe3+的方法、溶度积常数的运用等内容。2010福建理综24题是以工业上用菱锌矿（含少量的Fe2O3 、FeCO3 MgO、CaO等杂质）生产硫酸锌为背景知识设计流程，主要考查了流程的分析、原料的处理（研磨）、氧化还原反应的配平、表格数据的分析、溶度积常数、结晶分离操作、守恒关系求质量分数等内容。2011福建理综24题是以由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4为背景知识设计工艺流程，主要考查了题目信息的提取、流程的分析、胶体的知识、热化学方程式的书写及盖斯定律的运用、绿色化学的理念、溶度积与化学平衡常数的综合运用、表格数据的分析等内容。2012福建理综24题与前几年相比有所变化，题目设计分为两部分，第一部分是考查电镀的相关知识，第二部分是以酸浸法制取硫酸铜为背景知识设计工艺流程，但与前几年相比流程简化了，主要考查了流程的分析、氧化还原反应与离子方程式书写的结合、化学平衡常数的相关知识等内容。

通过对2009-2013年福建省高考理综化学部分及其它一些省市相关类型题目的分析，归纳以下化学工工艺流程图题的类型和常考考点：

2.1化学工艺流程图题的类型。

2.1.1一种为以“从混合物中分离、提纯某一物质”为目的的题目类型。这一类型的题目通常要求学生要能从题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。

2.1.2一种为以“利用某些物质制备另一物质”为目的题目类型。这一类型的题目通常要求学生要明确题目的目的是制什么物质，要能从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。

2.2化学工艺流程图题的常考考点。

2.2.1考查对原料（样品）的处理：如对原料（样品）研磨（或粉碎）、煅烧（或焙烧）过程的信息利用（加氧化剂、还原剂、改变结构等），溶解原料（或）样品所需试剂的选择及含义（酸浸、碱浸或水溶）、浸出率问题等；

2.2.2考查与反应相关条件的选择与控制：如加快或减慢反应速率（反应条件温度、浓度或催化剂对速率的影响）、反应温度（低于、高于或介于某些温度之间）的选择、反应时间的选择（保温一段时间）、调节溶液pH的目的（促进水解、抑制水解、除过量试剂达到分离除杂等目的）、催化剂的选择及探究等；

2.2.3考查元素化合物知识：如常见金属单质（活泼、不活泼、特性）、酸（强酸、弱酸）、碱（强碱、弱碱）、盐（溶解性、氧化性、还原性、稳定性）、氧化物（酸性、碱性、两性）、物质特性等相关知识的考查。

2.2.4考查化学原理应用：如氧化还原原理（配平，物质的氧化性、还原性与价态、生产目的的关系，电子得失的相关问题）、水解原理（平衡的移动、相关现象的解释）、电化学（原电池、电解）、沉淀溶解平衡（溶度积、沉淀的转化）、饱和溶液与晶体的析出等；

2.2.5产品处理的考查：如结晶分离方法的选择与操作（ 蒸发结晶、冷却结晶、趁热过滤等）；物质的循环利用的利与弊；副产品与循环利用的物质及它们的区别；定量计算及误差分析；

2.2.6考查与环境相关的问题：如减少污染、“绿色化学”理念。

2.2.7考查与生产实际相结合的问题：如生产设备的简易、生产工艺简便可行、生产成本的控制等问题。

3化学工艺流程图题的解题方法思路

通过对化学工艺流程图题的特点结构、形式、类型及常考考点的分析，对化学工艺流种图题的解题有以下的方法思路。

3.1对题目（包括材料信息、框图、问题）进行全面的整体的阅读。我要求学生在阅读中首先要明确题目的目的，如是为了“从混合物中分离、提纯某一物质”还是为了“利用某些物质制备另一物质”。其次，在明确目的前提下，从材料信息或问题中获取有用的信息、关键的字眼，了解产品的性质，帮助解题。如果产品具有某些特性，则意味着要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其他杂质。具体来说有可能会出现以下几种情况：

3.1.1如果生产过程中的物质能与空气中的成分发生作用的话，则要考虑在制备过程中将影响的物质如CO2、H2O等水除去，还要注意防止它们进入装置中。

3.1.2如果产物是一种会水解的盐，则要考虑水解的因素。如制备FeCl3、AlCl3等物质，蒸干其溶液得到Fe（OH）3、Al（OH）3，而如果再进一步灼烧的话得到它们的氧化物。再如类似于带结晶水氯化镁这样的物质，在脱结晶水的过程中就要让它在氯化氢气体的氛围中进行加热脱水。

3.1.3如果在生产的过程中出现一些像NaHCO3、H2O2、KMnO4、Ca（HCO3）2等这些受热易分解的物质或者产物，则要注意对温度的控制。

3.1.4如果产物的性质具有较强氧化性或还原性，则要考虑与其发生氧化还原反应的物质的影响，如有Fe2+、SO32-等较强还原性离子产生或存在时，要考虑具较强氧化性物质的影响。

3.1.5如果有给出物质的溶解度，应注意选择合适的结晶分离方法。如NH4NO3、KNO3等溶解度受温度的影响比较大的物质，在蒸发过程中比较难析出来，要用冷却法使它结晶。而有的物质溶解度受温度的影响比较小，如NaCl、KCl等，还有少数物质的溶解度随温度的升高反而减小，如Ca（OH）2要使它们结晶析出时，则要用蒸发浓缩的方法。再如有些多种物质在一起时就要采用升温冷却结晶法，有的却用蒸发浓缩结晶法，有的还要注意进行趁热过滤。

3.2读懂流程框图，明确框图中一些图形步骤的含义。在化工流程图中，箭头指向的是投料（即反应物）、出去的是生成物（包括主产物和副产物）、箭头方向有时还意味着物质的循环利用。在读流程图时除了从形式上去认识流程外，我让学生从这几个方面去了解流程：①参加反应的物质有哪些②这些物质都发生了怎样的变化（反应）③该变化产生了什么样的后果，该变化起到了什么作用。要充分认识到一点：流程中的一切反应或操作都是为获得产品而服务的。

3.3注意结合化学反应原理进行分析。化学工艺流程图题还会涉及常见的化学反应原理，例如化学反应与能量变化、化学反应的方向和限度问题、电化学原理、水解原理、溶度积沉淀转化的问题等等。如在许多的流程题中，经常会看到温度、浓度、压强等外界条件的出现，而不同的工艺流程对物质反应的外界条件有不同的要求，其所起的作用也不一样，但却是能否达到实验目的的关键所在。对此类反应条件的分析我从以下几个方面着手：①条件改变对反应速率有何影响？②条件改变对平衡转化率有何影响？③条件改变对综合生产效益有何影响？再如题目中也经常出现pH的相关数据，就要注意给合沉淀溶解平衡、溶度积及pH定义进行相关问题的分析求解。

3.4注意实际工业生产要求及环境保护。一个工业流程必须符合绿色化学理念，其中包括环境污染问题、原子的经济性、节约能源（包括使用催化剂）、原料应该是可以再生的（或者可以循环使用）、工艺的安全性等内容。我在让学生答题的时候，就从这几个方面进行相应的分析。

3.5注意回答问题时的文字叙述。答题中规范科学的叙述也是学生必需掌握的一项基本功，也是考试中的一项要求。对于化学工艺流程图题，我让学生小结整理了以下几种常见重要的文字叙述。

3.5.1从溶液中获得晶体的叙述：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤。

3.5.2沉淀洗涤的叙述：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2-3次。

3.5.3在回答除杂步骤的问题时，应该注明“是为了除去（具体）杂质”，而不应只写“除杂”这样简单的回答等。

4化学工艺流程图题的复习思路

从化学工艺流程图题的分析中可以看出，虽然给的问题陌生感较大、变化多端，但它的落脚点还是化学学科基础知识、基本技能的综合运用，因此在复习时还是应回归对化学学科基础知识、基本技能的掌握。为此，我在具体的复习中对一些方面进行了归纳总结。

4.1复习时注意使元素化合物知识形成网络，同时归纳总结一些物质的特性。如归纳出重要的几种连续反应、几种重要的三角转化关系、常见离子的检验等。

4.2注意化学反应原理的理解掌握，这些知识经常出现在化学工艺流程图题中而且起着非常重要的作用。如电化学，氧化还原反应（氧化性还原性、配平、电子转移的计算）、溶度积、水解平衡、化学反应速率、化学平衡等化学理论基础知识及其综合应用。

4.3注意几种实验操作的理解掌握。如化学工艺流程图题经常出现的结晶问题、洗涤问题、除杂问题、沉淀是否完全问题等。

4.4整理积累相关的化工生产知识如氯碱工业、硫酸工业、合成氨工业、海水提镁溴工业等，这有助于培养学生分析流程的能力。

4.5加强文字表述的训练，等等。

总之，只要平时复习时教会学生善于归纳、总结，认真审题，善于从题目或问题中获取信息来帮助自己解题，同时注意在平时的学习中要熟记以上的一些知识，同时文字表达时做到规范，我相信可以突破这个难关。

参考文献

[1] 2009-2013年普通高等学校招生全国统一考试（理科综合）（福建卷）.

[2] 2010-2013年普通高等学校招生全国统一考试（理科综合）（安徽卷）.

[3] 2010-2013年普通高等学校招生全国统一考试（理科综合）（广东卷）.