一道無(wú)機(jī)化工流程題的賞析

喬國(guó)柱　王衛(wèi)華

(山東省沂南縣第一中學(xué)　276300)

從近幾年的高考題來(lái)看，發(fā)現(xiàn)全國(guó)各地高考題Ⅱ卷大題中，無(wú)機(jī)化工流程題幾乎成了每年高考的壓軸題，在最新高考考綱及考試說(shuō)明與要求中也充分說(shuō)明了這一點(diǎn).因此，筆者感到，對(duì)此題的學(xué)科作用與地位進(jìn)行深入的挖掘與剖析，同時(shí)從學(xué)科核心素養(yǎng)方面具有十分重要的意義.下面，以一道典型例題進(jìn)行分析.

例題As2O3在醫(yī)藥、電子等領(lǐng)域有重要應(yīng)用.某含砷元素(As)的工業(yè)廢水經(jīng)如下流程轉(zhuǎn)化為粗As2O3.

(1)“堿浸”的目的是將廢水中的H3AsO3和H3AsO4轉(zhuǎn)化為鹽.H3AsO4轉(zhuǎn)化為Na3AsO4反應(yīng)的化學(xué)方程式是____.

(3)“沉砷”是將砷元素轉(zhuǎn)化為Ca5(AsO4)3OH沉淀，發(fā)生的主要反應(yīng)有：

研究表明：“沉砷”的最佳溫度是85℃.用化學(xué)平衡原理解釋溫度高于85℃后，隨溫度升高沉淀率下降的原因是____.

(4)“還原”過(guò)程中H3AsO4轉(zhuǎn)化為H3AsO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式是____.

(5)“還原”后加熱溶液，H3AsO3分解為As2O3，同時(shí)結(jié)晶得到粗As2O3.As2O3在不同溫度和不同濃度硫酸中的溶解度(s)曲線如右圖所示.為了提高粗As2O3的沉淀率，“結(jié)晶”過(guò)程進(jìn)行的操作是____.

(6)下列說(shuō)法中，正確的是____(填字母).

a．粗As2O3中含有CaSO4

b．工業(yè)生產(chǎn)中，濾液2可循環(huán)使用，提高砷的回收率

c．通過(guò)先“沉砷”后“酸化”的順序，可以達(dá)到富集砷元素的目的

解析(1)H3AsO4和NaOH發(fā)生中和反應(yīng)生成Na3AsO4和水；此題目比較簡(jiǎn)單，考查的是正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式的能力，體現(xiàn)的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與能力為元素的守恒思想、理解能力.

(3)由于a反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度高于85℃后，隨溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，c(Ca2+)下降，導(dǎo)致反應(yīng)b平衡逆向移動(dòng)，Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降.本題目考查的是化學(xué)平衡移動(dòng)原理，即理解外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律，涉及到的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為變化觀念與平衡思想.屬于化學(xué)反應(yīng)原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用.難度適中.

(5)從圖像中可能發(fā)現(xiàn)，在圖中對(duì)應(yīng)的三種溫度下，都有一個(gè)溶解度的最小值(說(shuō)明As2O3的沉淀率最高)，但在25℃時(shí)，As2O3的溶解度最低；故選擇溫度為25℃，而對(duì)應(yīng)的硫酸的濃度約為7 mol·L-1，在As2O3析出后，采用“過(guò)濾”操作將其從溶液中分離出來(lái).本題考查的是學(xué)生對(duì)圖象的觀察能力，從圖形中獲取有關(guān)的感性知識(shí)和印象，并進(jìn)行初步加工、吸收、有序存儲(chǔ).要求學(xué)生要看懂圖象，結(jié)合流程圖和實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行解答.本題考查內(nèi)容在近年的考綱中有明確的表述“掌握反應(yīng)條件的控制方法”.因此，我們對(duì)該考點(diǎn)一定要引起高度的重視.

(5)調(diào)硫酸濃度約為7 mol·L-1，冷卻至25℃，過(guò)濾

(6)abc

總評(píng)該題與2017年新課標(biāo)全國(guó)卷第27題的命題思路較為相似，相同點(diǎn)：

(1)呈現(xiàn)形式：流程圖、圖象.(從中獲取有用信息，體現(xiàn)學(xué)以致用)

(2)知識(shí)落點(diǎn)：化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、化學(xué)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)條件的控制、反應(yīng)原理的應(yīng)用等

(3)能力考查：獲取信息的能力，分析問(wèn)題的能力、表達(dá)能力(考查核心素養(yǎng))

(4)涉及模塊：基本概念和基本理論、元素化合物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)反應(yīng)原理.(說(shuō)明試題綜合性強(qiáng)，體現(xiàn)化學(xué)知識(shí)的交叉和融合)

總之，這類題信息量較大，要求學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋生產(chǎn)、生活中的化學(xué)現(xiàn)象，解決與化學(xué)有關(guān)的一些實(shí)際問(wèn)題，也能充分的體現(xiàn)了化學(xué)所要求的核心素養(yǎng).因此，備受高考專家的青睞.