“三步”破解工藝流程題

陳志明

(福建省永春第一中學(xué) 362600)

工藝流程題在高考化學(xué)試卷中已經(jīng)占據(jù)十幾年的時間，以真實情境為測試載體，以化學(xué)知識作為解決問題的工具，以生產(chǎn)生活中的真實問題為測試任務(wù).試題陌生度高難度大，有明顯區(qū)分度，對能力要求高，學(xué)生容易產(chǎn)生畏懼感.如何高效解答工藝流程題？現(xiàn)以2021年福建省高考化學(xué)試卷第12題的變式題為例給大家介紹一種“三步”法.

例題(2021年福建省高考化學(xué)試卷第12題的改編題)四鉬酸銨常用于生產(chǎn)加氫、脫硫等石油精煉催化劑,微溶于水，溶于堿和氨水.工業(yè)中用鉬精礦(主要含MoS2，還有Cu、Fe的化合物及SiO2等)為原料制備四鉬酸銨的工藝流程如圖1所示.

圖1

回答下列問題：

(1)(NH4)2Mo4O13中Mo的化合價為____;“焙燒”產(chǎn)生的氣體是____.

圖2

(3)“凈化”時，為了使浸出液中殘留的Cu2+、Fe2+離子濃度小于1.0×10-6mol·L-1，加入沉淀劑(NH4)2S，應(yīng)控制溶液的p(S2-)應(yīng)小于____.(已知：p(S2-)=-lgc(S2-),pKsp=-lgKsp；CuS和FeS的pKsp分別為35.2和17.2)

(5)“沉淀”時，濾液濃縮后加入HNO3的作用是____.

(6)工業(yè)用H2在高溫下還原(NH4)2Mo4O13制備金屬鉬，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____.

第一步，粗讀試題，了解整道試題的結(jié)構(gòu).時間控制在40秒以內(nèi).具體應(yīng)該達到以下幾點目的：(1)清楚該工藝流程題的所屬類型，常見題型有兩類：①是以物質(zhì)制備為載體的工藝流程，確定要制備目標產(chǎn)物，思考核心反應(yīng)所需試劑實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，防止副反應(yīng)發(fā)生.②是以物質(zhì)提純?yōu)檩d體的工藝流程，主要是對混合物的除雜、分離、提純，知道雜質(zhì)物質(zhì)，思考除雜方法.不同類型的解題思路和方向有所區(qū)別，明確工藝流程題的所屬類型有助于對整個流程的理解思路，研讀流程圖時，就能根據(jù)每種類型特點來解讀流程.(2)清楚原料是什么物質(zhì)，目標產(chǎn)物是什么物質(zhì)，了解整道題目的有效信息分布的地方，有些信息是在題頭，有些后續(xù)設(shè)問中的提示性信息可能分布在問答題當(dāng)中，通過粗讀題目就可以把整個信息大概了解，同時用筆在信息下畫線做標注，有助于下步精讀工藝流程圖時對整個流程的理解.比如例題中有效信息分布題頭、問答題第(2)、(3)、(4)題目題干中.(3)通過粗讀題目，清楚工業(yè)流程圖中重點流程步驟，涉及問答題的流程步驟相對重要，在第二步精讀工業(yè)流程圖時應(yīng)全面分析理解，與問題關(guān)聯(lián)度小只需簡單了解，節(jié)約時間.工業(yè)流程圖流程步驟一般少則四、五步，多則十幾步，每個流程步驟都認真分析會花較長時間，做題過程中是不允許的.如果流程圖比較陌生且復(fù)雜，知識層面和能力層面達不到相對要求，直接依據(jù)問題需要對整個流程大體了解，不必把每個流程的轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)的原理都弄清.

工藝流程主要分為三個階段：(1)原料預(yù)處理階段：礦物質(zhì)粉粹、溶解(酸溶、堿溶、水溶及相關(guān)化工術(shù)語)、初步除雜.(2)核心反應(yīng)階段：主要涉及操作措施、物質(zhì)成分、化學(xué)反應(yīng)、條件控制(充分考慮工藝的酸堿性環(huán)境和溫度環(huán)境)，促進核心反應(yīng)發(fā)生，同時又可能會存在哪些副反應(yīng)發(fā)生生產(chǎn)雜質(zhì).對反應(yīng)條件的分析可從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、影響化學(xué)反應(yīng)平衡因素，同時結(jié)合生產(chǎn)綜合經(jīng)濟效益要考慮到原料成本、對設(shè)備的要求和注意環(huán)保、發(fā)展“綠色化學(xué)”等.箭頭處理方法： ①主線——主產(chǎn)品;②支線——副產(chǎn)品;③回頭——循環(huán)品.(3)產(chǎn)品精制階段：一般是分離提純化學(xué)實驗操作，主要考慮減少產(chǎn)品中的雜質(zhì)、減少產(chǎn)品損失、防止產(chǎn)品變質(zhì)問題等.

第(6)道問題：根據(jù)題目信息先寫出

(NH4)2Mo4O13+H2——Mo+NH4+H2O

把 (NH4)2Mo4O13系數(shù)先定為1，根據(jù)元素守恒規(guī)律推出

(NH4)2Mo4O13+12H2——4Mo+2NH3↑+13H2O

最后畫等號補上高溫反應(yīng)條件.反應(yīng)式寫完后立即檢查是否滿足守恒觀，是否符合溶液酸堿性環(huán)境.第(5)道問題根據(jù)題頭信息和流程變化得到HNO3的作用使溶液顯酸性，(NH4)2MoO4轉(zhuǎn)化生成(NH4)2Mo4O13析出晶體.

“三步”解題程序是先了解試題結(jié)構(gòu)和獲取信息，再利用已知信息審題會更加科學(xué)、精準，最后全面理解試題內(nèi)容和命題意圖.工藝流程題五線(元素線、價類線、反應(yīng)線、操作線、綠色線)并舉，知識落點涉及基本概念、基本原理、元素化合物和基本化學(xué)實驗操作方法.平時須做好常見考點知識的整理與歸納，熟悉無機化工流程題常見的操作、化工專業(yè)名詞，適當(dāng)了解生產(chǎn)、生活和社會實際等內(nèi)容，注重培養(yǎng)對基礎(chǔ)知識、基本技能的整合、推理、應(yīng)用能力和解題關(guān)鍵能力.