對化學工藝類題型解題思路的一些體會

潘云杰

【摘要】針對新課程標準下，化學提出用好教材、科學優化課堂教學.創新實驗教學，滲透STS教育的要求。高考化學工藝類題正是該要求的具體體現，其勢必在未來高考題中比重必將增大，針對化學工藝類題型的輔導也將會非常重要。

【關鍵詞】高考 STS教學 解題思路 化學工藝題

【中圖分類號】G424 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-5962（2013）06（b）-0181-01

化學工藝題，早在20世紀末就多次出現在山東、上海、湖北等地的高考試題之中，但那時沒有給予這樣的專業稱呼。直到2007年新課程標準高考改革以來，全國各省的高考中頻繁出現類似題型時，才引起了我們教育工作者和高中學生的高度關注。該題型主要將現代化工生產過程或化學實驗中的主要環節以方框、箭頭和圖形的方式表達出來，并對環節中所涉及的中學化學知識巧妙提問，從而形成了現在讓學生感到畏懼的化學工藝試題。怎樣輔導學生，才能使學生很好的掌握這類題的解題方法正是一線教師非常關心的問題。

對于近幾年高考中出現的化學工藝題一般按生產原料可分為以下幾類：利用礦產資源生產的工藝流程題（工業制硫酸、冶鐵煉鋼等）、利用空氣資源生產的工藝流程題（如合成氨工藝流程題）、利用水資源生產的工藝流程題（如海水制鹽、氯堿工業、海水提溴碘、海水提鎂等）、利用化石燃料生產的工藝流程題（如有機合成工藝題）等等。

在學生做題時要準確、順利完成工藝流程題的解答。首先學生必須要掌握物質的性質和物質之間相互作用的基本知識，其次要掌握除雜分離提純物質的基本技能，另外也要具備分析工藝生產流程的方法和能力。下面針對新課程高考改革后化學工藝類題型的解題思路作如下探討：

案例一：鹵代烴RX與金屬鈉作用，可增加碳鏈制取高級烴，反應的化學方程式為：RX+2Na+Rx→R-R+2NaX。其中x代表鹵素原子，R和R，為烴基，可以相同也可以不同。試以苯、乙炔、Br₂、HBr、金屬鈉、金屬鐵等為原料，通過三步反應制取苯乙烯，寫出制取該苯乙烯過程中的涉及的化學方程式。

解題思路：對于該類型題，我們可以在草稿紙上先畫出工藝流程圖，這時我們不難看出這是一類線型流程工藝（從原料到產品的生產工序）試題。為此分析整個生產流程示意圖中的所使用的原料與產品，從中找到原料與產品之間的聯系，弄清楚整個生產流程中原料轉化為產品的基本原理和除雜分離提純產品的化工工藝，然后再結合題設的問題，逐一推敲解答。

具體分析如下：從題目中可知（1）原料為苯、乙炔、Br₂、HBr、金屬鈉、金屬鐵。目標物質為苯乙烯。（2）題中給定條件為利用鹵代烴RX與金屬鈉作用，可增加碳鏈制取高級烴，RX+2Na+Rx→R-R+2NaX。（3）在學生的已有學習了，苯、炔烴的性質，比如乙炔的加成反應，苯的取代反應等。由此可得出答案。

當然有些化工生產選用多組原材料，事先合成一種或幾種中間產品，再用這一中間產品與部分其它原材料生產所需的主要產品。以這種工藝生產方式設計的工藝流程題時，我們為了便于分析掌握生產流程的原理、方便解題，通常將提供的工藝流程示意圖畫分成幾條生產流水線，進行交叉分析。也有些題型考查用同樣的原材料生產多種（兩種或兩種以上）產品（包括副產品）的類型的化學工藝題，這時用截段分析更容易找到解題的切入點，便可很快得出最有效的解題思路，從而得到正確答案。

案例二：合成氨的流程示意圖如下：（如圖1）

回答下列問題：

（1）工業合成氨的原料是氮氣和氫氣。氮氣是從空氣中分離出來的，通常使用的兩種分離方法是______，______，氫氣的來源是水和碳氫化合物，寫出分別采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學方程式_____，_______。

（2）設備A中含有電加熱器，觸媒和熱交換器，設備A的名稱是_______，其中發生的化學反應方程式為_______。

（3）設備B的名稱是_______，其中m和n是兩個通水口，入水口是

（填“m”或“n”）。不宜從相反方向通水的原因是_______。

（4）設備C的作用是_______。

（5）在原料氣制備過程中混有的CO對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過如下反應來實現：CO（g）+H₂O（g）←→CO₂（g）+H₂（g），已知1000K時該反應的平衡常數K=0.672，若要使CO的。轉化率超過90%，則起始物中c（H₂O）：c（CO）不低于________。

解題思路：這是2012年海南省的一道高考題，屬于一個典型的利用空氣資源進行生產的工藝流程題（如合成氨工藝流程題）。在該化學工藝生產中，出現了循環壓縮機是為了充分利用原料，變廢為寶，設計的生產流水線除了主要考慮將原料轉化為產品外，同時還要考慮將生產過程的副產品轉化為原料的循環生產工藝。在解答這類題分析工藝生產流程時，必須考慮原料轉化的產品的同時也要充分考慮原料的充分利用和再生產問題。

具體分析過程如下：（1）利用空氣中氮氣的沸點比氧氣的沸點低，先將空氣加壓降溫變成液態，然后再加熱，使氮氣首先從液態空氣中蒸發出來，留下的就是液態氧氣。故分離方法是液化和分餾。（2）合成氨的設備為合成塔。（3）冷凝分離氨氣的設備為冷卻塔，為了增強冷卻效果，冷卻水應從下端進入，逆向冷卻效果好。（4）設備C是分離器，能將液氨和未反應的原料分離。（5）通過題中CO的轉化率求出CO、H₂O的起始濃度，再求出它們的比值。

同時化學工藝題也存在如下的結構特點；

一是試題源于現代生產和中學化學實驗。以解決化學面臨的實際問題進行設疑，使問題情境真實呈現于生產生活中，意在培養學生利用所學理論知識分析和解決實際面臨的問題。

二是由于社會生產的多樣性，化學工藝試題內容非常豐富，涉及的化學基礎知識各個方面的內容，既能考查學生化學雙基知識的掌握情況，也能考查學生應用雙基知識解決化工生產、化學實驗中相關問題的能力。

三是題型知識面較廣，呈現該類題型時往往學生的閱讀量都很大，文字、框圖與圖表并用，主要能考查學生的閱讀能力和處理所獲信息的能力等等。

自2004年山東等第一批實施高中新課程改革以來，化學新課程開始重點關注STS，STS教學理念在中學化學教學中得到廣泛的認同和推廣，STS教育已經成為了高中化學課程教學的一個重要組成部分?；瘜W工藝類題型恰好充分的反映了新課程理念下的STS教學。因此化學工藝類題型在未來的高考中，尤其是各大院校的自主招生考試中必將會更多的展現在廣大考生面前。因而在高中化學教學中化學工藝類題型也將越來越重要，其解題思路有待我們教育工作者作更好的思考總結，解題方法有待學生有效的掌握。