工藝流程題的結(jié)構(gòu)

1、工藝流程題的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、分類與解法內(nèi)容摘要高中新課程改革后，不少的省區(qū)，為了使化學(xué)教學(xué)更加緊密聯(lián)系工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活，將沿用幾十年必考的無機(jī)框圖題改為化學(xué)工藝生產(chǎn)流程框圖題。由于這類試題是課改后才引起高度重視的，因而對(duì)試題的結(jié)構(gòu)、組成、作用和解題方法都很陌生，本文從實(shí)際和實(shí)用出發(fā)，對(duì)此一一進(jìn)行了分析與解說。關(guān)鍵詞流程題結(jié)構(gòu)組成解法從2007年高中課改實(shí)驗(yàn)四省區(qū)（廣東、山東、海南、寧夏）及上海化學(xué)高考試題來看，高中新課程改革后的化學(xué)高考試題，己非常重視與生產(chǎn)、生活的緊密聯(lián)系，反映化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)的工藝流程題”便成為新課改后的高考新亮點(diǎn)和主流題型。廣東省2007年高考化學(xué)試題的8道大題，工藝流程題占

2、兩題，分?jǐn)?shù)值22分，占全卷150分的18%,且難度為中度偏上。為此，本文在此除呼吁化學(xué)教學(xué)要充分利用生產(chǎn)、生活中的鮮活實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)生產(chǎn)、生活中的化學(xué)，進(jìn)而激發(fā)、穩(wěn)定和發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，活化”學(xué)生的知識(shí)外，重點(diǎn)談?wù)劵瘜W(xué)工藝流程題的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、分類與解法技巧。1 .工藝流程題的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和作用化學(xué)工藝流程題，顧名思議，就是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。工藝流程題的結(jié)構(gòu)分題頭、題干和題尾三部分。題頭一般是簡(jiǎn)單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的（包括附產(chǎn)品）；題干部分主要用框圖形式

3、將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來；題尾主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及到的化學(xué)知識(shí)設(shè)制成系列問題，構(gòu)成一道完整的化學(xué)試題。其特點(diǎn)與作用有三：一是試題源于生產(chǎn)實(shí)際，以解決化學(xué)實(shí)際問題作思路進(jìn)行設(shè)問，使問題情境真實(shí)，能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用的學(xué)習(xí)觀；二是試題內(nèi)容豐富，涉及的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)方方面面，能考查學(xué)生化學(xué)雙基知識(shí)的掌握情況和應(yīng)用雙基知識(shí)解決化工生產(chǎn)中有關(guān)問題的遷移推理能力；三是試題新穎，一般較長，閱讀量大，能考查學(xué)生的閱讀能力和資料的收集處理能力。2 .化學(xué)工藝流程題的分類工藝流程題是新課程改革后才被引起高度重視的，因此，市面上流傳的試題并不很多。就目前已存在的試題來看，從主要化工工藝來

4、分可以分為基礎(chǔ)化工工藝題和精細(xì)化工工藝題；以生產(chǎn)過程中主要工序可分為除雜提純工藝流程題（如海水純化工藝流程題）、原材料化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝流程題、電解工藝流程題、有機(jī)合成題和資源能源綜合利用工藝生產(chǎn)流程題等；按資源的不同，可將工藝流程題分為利用空氣資源生產(chǎn)的工藝流程題（如合成氨工藝流程題）、利用水資源生產(chǎn)的工藝流程題（如海水制鹽、氯堿工業(yè)、海水提澳碘、海水提鎂等）、利用礦產(chǎn)資源生產(chǎn)的工藝流程題（工業(yè)制硫酸、冶鐵煉鋼等）、利用化石燃料生產(chǎn)的工藝流程題（如有機(jī)合成工藝題）等。本文偏重于以原材料為依據(jù)的分類方法，這樣，更方便于學(xué)生歸類學(xué)習(xí)和歸類分析，有利于掌握解題方法。3 .解題方法化學(xué)工藝生產(chǎn)主要解決的矛

5、盾，歸納起來主要有六方面問題：一是解決將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理；二是除去所有雜質(zhì)并分離提純產(chǎn)品；三是提高產(chǎn)量與產(chǎn)率；四是減少污染，考慮綠色化學(xué)”生產(chǎn)；五是原料的來源既要考慮豐富，還要考慮成本問題；六是生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便可行等工藝生產(chǎn)問題?；瘜W(xué)工藝流程題，一般也就圍繞這六個(gè)方面設(shè)問求解。要準(zhǔn)確、順利解答工藝流程題，學(xué)生除了必須要掌握物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)之間相互作用的基本知識(shí)以及除雜分離提純物質(zhì)的基本技能外，最關(guān)鍵的問題要具備分析工藝生產(chǎn)流程的方法和能力。為此特提出下列四種解題、分析、推理工藝流程題的方法供參考。3.1 首尾分析法對(duì)一些線型流程工藝（從原料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序）試題,首先對(duì)

6、比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)原材料與最后一種物質(zhì)產(chǎn)品，從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜分離提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。例1(廣州2008年高考一模23題)聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑，具單體是液態(tài)的堿式氯化鋁Al2(OH)nC6-no本實(shí)驗(yàn)采用鋁鹽溶液水解絮凝法制堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價(jià)格廉的高嶺土，化學(xué)組成為：Al2O3(25%34%)SiO2(40%50%>F&O3(0.5%3.0%以及少量雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有多種結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)也有差異，且一定條件下可相互轉(zhuǎn)化；高

7、嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實(shí)驗(yàn)流程如下：根據(jù)流程圖回答下列問題：(1) 煨燒”的目的是O(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的鹽酸需要200mL30%的濃鹽酸(密度約為1.15g/cm3)和g蒸儲(chǔ)水，配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、o(3)溶解”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為O(4)加少量鋁粉的主要作用是o（5）調(diào)節(jié)溶液pH在4.24.5的過程中，除添加必要的試劑，還需借助的實(shí)驗(yàn)用品是;蒸發(fā)濃縮”需保持溫度在90100°C,控制溫度的實(shí)驗(yàn)方法是解析：對(duì)比原料與產(chǎn)品可知，該生產(chǎn)的主要工序：一是除去原料高嶺土中的雜質(zhì)，二是將AI203利用水解絮凝法轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。再進(jìn)一步分析，除鐵用鋁置換后過

8、濾，高嶺土中的AI203不溶于酸，必須經(jīng)煨燒改變結(jié)構(gòu)。該題經(jīng)這樣分析，題設(shè)的所有問題的答案弁在分析之中。參考答案：（1）改變高嶺土的結(jié)構(gòu)，使其能溶于酸。（2）230;量筒。（3）Al203+6H+=2AI3+3H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2O（4）除去溶液中的鐵離子；（5）pH計(jì)（或精密pH試紙）；水浴加熱點(diǎn)評(píng)首尾分析法是一種解工藝流程題的常見方法，這種方法的特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀，很容易抓住解題的關(guān)鍵，用起來方便有效。使用這一方法解題，關(guān)鍵在于認(rèn)真對(duì)比分析原材料與產(chǎn)品的組成，從中產(chǎn)生將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所包含的雜質(zhì)的基本原理和所采用的工藝生產(chǎn)措施。當(dāng)把生產(chǎn)的主線弄清楚了，圍繞

9、生產(chǎn)主線所設(shè)計(jì)的系列問題，也就可解答了3.2 截段分析法對(duì)于用同樣的原材料生產(chǎn)多種（兩種或兩種以上）產(chǎn)品（包括副產(chǎn)品）的工藝流程題，用截段分析法更容易找到解題的切入點(diǎn)。例2（廣東2007年高考第21題）以氯化鈉和硫酸鈉為原料制備氯化錢及副產(chǎn)品硫酸鈉，工藝流程如下：（流程圖略）氯化錢和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）欲制備10.7gVH4Cl理論上需NaClg（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行蒸發(fā)濃縮用到的主要解析：該生產(chǎn)流程的特點(diǎn)：用同樣原材料既生產(chǎn)主要產(chǎn)品氯化錢，同時(shí)又要生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸鈉。因此，為了弄清整個(gè)生產(chǎn)流程工藝，只能分段分析，即先分析流程線路中如何將原料轉(zhuǎn)化為硫酸鈉的，然后再分

10、析又如何從生產(chǎn)硫酸鈉的母液中生產(chǎn)氯化錢，即將題供的流程路線截成兩段分析，這樣，便可以降低解題的難度。結(jié)合流程示意圖和溶解度曲線圖分析，生產(chǎn)硫酸鈉只能用熱結(jié)晶法，生產(chǎn)氯化錢用冷結(jié)晶法，因?yàn)闇囟冉档?50c以下，結(jié)晶得到的產(chǎn)品為N32SC4IOH2O0參考答案：（1）11.7g（2）蒸發(fā)皿（3）350C（或330c400C之間任意值）（4）加熱法。取少量氯化錢產(chǎn)品于試管底部，加熱，若試管底部無殘留物，表明氯化錢產(chǎn)品純凈。（5）重結(jié)晶。簡(jiǎn)評(píng)用截?cái)喾治龇ń夤に嚵鞒填}是一種主流解題方法。因?yàn)楫?dāng)前化工生產(chǎn)，為了降低成本，減少污染，增加效益，大都設(shè)計(jì)成綜合利用原材料，生產(chǎn)多種產(chǎn)品的工藝生產(chǎn)線。為此這種工藝流

11、程題很多。用截?cái)喾治龇ń夤に嚵鞒填}關(guān)鍵在于選對(duì)題型和如何截段，截幾段更合理。一般截段以生產(chǎn)的產(chǎn)品為準(zhǔn)點(diǎn)。但也不一定，特殊情況也很多，必須具體情況作具體分析。3.3 交叉分析法有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，事先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其它原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品。以這種工藝生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)的工藝流程題，為了便于分析掌握生產(chǎn)流程的原理，方便解題，最簡(jiǎn)單的方法，就是將提供的工藝流程示意圖畫分成幾條生產(chǎn)流水線，上下交叉分析。例3某一化工廠的生產(chǎn)流程如下圖:解析：根據(jù)流程示意圖分析可知，用空氣、焦炭和水為原材料，最終生產(chǎn)L和J、M的產(chǎn)品，首先必須生產(chǎn)中間產(chǎn)品E這樣，主要生產(chǎn)流水線至少有兩

12、條（液態(tài)空氣一EM;焦炭一EL）o為了弄清該化工生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝，須將這兩條生產(chǎn)流水線交叉綜合分析，最終解答題設(shè)的有關(guān)問題。參考答案：（1）硝酸錢；碳酸鈉（2）提高NO的轉(zhuǎn)化率簡(jiǎn)評(píng)從本題分析得知，構(gòu)成交叉分析的題形，從提供的工藝流程至少有三個(gè)因素（多組原材料；中間產(chǎn)品；多種產(chǎn)品）和兩條或多條生產(chǎn)流水線的化工生產(chǎn)工藝。利用交叉分析法解工藝流程題的關(guān)鍵，在于找準(zhǔn)中間產(chǎn)品（因?yàn)橛袝r(shí)會(huì)出現(xiàn)多種中間產(chǎn)品）和流水生產(chǎn)的分線，在分析過程中，抓住中間物質(zhì)的關(guān)聯(lián)作用，逐一破解。3.4 瞻前顧后”分析法有些化工生產(chǎn)，為了充分利用原料，變廢為寶，設(shè)計(jì)的生產(chǎn)流水線除了主要考慮將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品外，同時(shí)還要考慮將生產(chǎn)過程的

13、副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為原料的循環(huán)生產(chǎn)工藝。解答這種類型題，用瞻前顧后”分析法。瞻前顧后分析法，指分析工藝生產(chǎn)流程時(shí)，主要考慮原料轉(zhuǎn)化為的產(chǎn)品(瞻前)，同時(shí)也要考慮原料的充分利用和再生產(chǎn)問題(顧后)。例4,利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如下：(流程圖略)依據(jù)上述流程，完成下列填空：(1)天然氣脫流時(shí)的化學(xué)方程式是O(2) nmolCH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO0.9nmol,產(chǎn)生H2mol(用含n的代數(shù)式表示)(3) K2CQ(aq)和CQ反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)是A.格似格容原理B.勒夏特列原理C.酸堿中和原理(4)分析流程示意圖回答，該合成氨工藝主要原料是輔助原料有o(5)請(qǐng)寫出由CH4為基本原

14、料經(jīng)四次轉(zhuǎn)化為合成氨的N2、H2的化學(xué)反應(yīng)方程式(6)整個(gè)流程有三處循環(huán)，一是Fe(OH%循環(huán)，二是&CQ(aq)循環(huán)，請(qǐng)?jiān)谏鲜隽鞒虉D上標(biāo)出第三處循環(huán)(循環(huán)方向和循環(huán)物質(zhì))。解析：該生產(chǎn)工藝屬于多處循環(huán)生產(chǎn)工藝，因此分析工藝流程示意圖時(shí)，分析的主線是弄清基本原材料CH4轉(zhuǎn)化為合成氨的基本原料用和電的工藝生產(chǎn)原理。但還要回頭分析循環(huán)生產(chǎn)的理由和循環(huán)生產(chǎn)的工藝生產(chǎn)段。通過這樣既考慮產(chǎn)品的合成，又考慮原料的充分利用，該題所涉及到的問題也就可以解答了。參考答案：(1)3H2s+2Fe(OH3l=FaSs+6H2O(2)2.7n(3)B(4)C%乩0、空氣；K2CC3；Fe(OH(5) CH4+H2O=CO+3H；CO+HO=CQ+H22CH4+3O2=2CO+4HOCQ+H2O+RCQ=KHCO(6)點(diǎn)評(píng)用瞻前顧后”分析循環(huán)工藝生產(chǎn)流程題，關(guān)鍵是如何找到循環(huán)生產(chǎn)點(diǎn)，即在什么情況下，什么生產(chǎn)階段實(shí)施循環(huán)生產(chǎn)。判斷循環(huán)生產(chǎn)點(diǎn)的方法：一是看反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)，如果是可逆反應(yīng)，要考慮原料的循環(huán)利用。如本題合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，分離氨后的尾氣中還含有大量原料氣N2和H2,千萬不能隨便放掉，必須送入合成塔，實(shí)施循環(huán)