高考化学工艺流程试题分析及复习策略

高考化学工艺 流程试题分析及复习策略

刘茂平

贵州省 遵义市第十八中学 563000

摘要：化学工艺流程以化学工业情景为背景，内容广泛，包括元素化合物，基本概念，基本原理，实验技能等，主要考察学生学生接受、吸收、整合化学信息的能力；分析和解决化学问题的能力；化学实验与探究能力。最终让学生发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论；能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想；能尊重事实和证据，不迷信权威，具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。

关键词：化学工艺流程；基本概念；基本原理；实验技能探究能力；创新精神

一、试题评析

高考理综化学试题围绕社会生活中的重大时代主题和化学前沿成果，精心选取日常生活、生产环保、学术探索、实验探究等情境素材，聚焦学科主干内容，坚持考核必备知识，突出考查关键能力，发挥学科独特的育人功能，提升考试评价的积极导向作用，发展学生的学科核心素养。

二、近三年全国卷Ⅲ工艺流程题解析与评价

试卷注重理论联系实际，呈现真实化学应用情境，注重关键能力考查。本题主要考查金属及其化合物的性质、沉淀溶解平衡常数Ksp的计算、氧化还原离子反应方程式的书写等知识点，需要学生具有很好的综合迁移能力，解答关键在于正确分析出工艺流程原理，以实际工艺流程和数据图表的形式呈现信息，考查学生信息吸收与加工、解决化工生产实际问题的能力。

（2020年全国卷Ⅲ）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO₄·7H₂O)：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

回答下列问题：

(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式______________。

(2)“滤液②”中含有的金属离子是______________。

(3)“转化”中可替代H₂O₂的物质是______________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即 “滤液③”中可能含有的杂质离子为______________。

(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)₂的K_sp=______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni²⁺浓度为1.0 mol·L⁻¹，则“调pH”应控制的pH范围是______________。

(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式______________。

(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________。

【解析】(1)根据分析可知，向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并将Al及其氧化物溶解，滤液①中含有NaAlO₂(或Na[Al(OH)₄])，加入稀硫酸可发生反应 +H⁺+H₂O=Al(OH)₃↓或 +H⁺=Al(OH)₃↓+H₂O，故答案为：除去油脂、溶解铝及其氧化物； +H⁺+H₂O=Al(OH)₃↓或 +H⁺=Al(OH)₃↓+H₂O；

(2)加入稀硫酸酸浸，Ni、Fe及其氧化物溶解，所以“滤液②”中含有的金属离子是Ni²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺；

(3)“转化”在H₂O₂的作用是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，可用O₂或空气替代；若将工艺流程改为先“调pH”后“转化”，会使调pH过滤后的溶液中含有Fe²⁺，则滤液③中可能含有转化生成的Fe³⁺；

(4)本题根据表格，大多数学生都会填写3.2~7.2，该题针对我校学生的基础，是一个难题，考试往往会放弃此题

(5)由题干信息，硫酸镍在强碱中被NaClO氧化得到NiOOH沉淀，即反应中Ni²⁺被氧化为NiOOH沉淀，ClOˉ被还原为Clˉ，则根据氧化还原得失电子守恒可得离子方程式为2Ni²⁺+ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H₂O，故答案为：2Ni²⁺+ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H₂O；

(6)分离出硫酸镍晶体后的母液中还含有Ni

²⁺，可将其收集、循环使用，从而提高镍的回收率。

【评价】1、本题主要考查金属及其化合物的性质、沉淀溶解平衡常数Ksp的计算、氧化还原离子反应方程式的书写等知识点，需要学生具有很好的综合迁移能力，解答关键在于正确分析出工艺流程原理，难点在于Ksp的计算及“调pH”时pH的范围确定。

2. 某油脂厂废弃的物质中回收其中的镍制备硫酸镍晶(NiSO₄·7H₂O)，体现了资源的合理利用以及贯彻绿色化学理念。

3. “转化”中可替代H₂O₂的物质发散学生的思维，在化工生产中试剂的选择并不唯一，但要考虑生产成本，使经济效益最大化。

三、复习策略

1、本题知识：原料预处理方式、化学方程式、离子方程式的书写、条件的控制、平衡体系的移动、试剂作用、化学成分的确定、实验操作及目的分析、物质的分离和提纯、物质循环分析、简单计算等

2、策略

（1）专题复习，回归课本(整理中学阶段涉及的常见工艺流程)

1、从铝土矿中冶炼铝的工艺流程

2、海水中提取镁的工艺流程

3、废铁屑制绿矾的工艺流程 4、黄铜矿冶炼铜的工艺流程

5、卤块制备轻质氧化镁 6、硫酸、硝酸工业制备

7、合成氨工业 8、侯氏制碱的原理 9、氯碱工业

(2)做题时先看目的，拿到题不要着急把整个工艺流程过程看懂，先做题，体现流程图的再返回观察，工艺流程题中并不是每道题都需要流程图，只有几问需要

（3）懂得取舍，理综时间毕竟紧凑，高考是有区分度的，遇到实在不会的，不要停留，要做到快、狠、准，不要患得患失

四、总结

今年有幸参与高考阅卷，恰好是工艺流程题，感触颇深：对于工艺流程题，本身情景来源于化学工业生产，在化学工业生产中，不仅要严谨、还要考虑利益的最大化和对环境的友好型。在接下来的教学中，一定要关注学生答题的科学性，严谨性、合理性，不要凭空写答案，一定是有据可依的，在答题时，一定要注意化学用语的书写，不要烦琐，抓住题意，让自己的答案简单整洁，条理清晰，对于高考，它本身是有区分度的，对于我校基础较为薄弱，要教会学生如何取舍，不要做无谓的挣扎。

参考文献

[1]、教育部考试中心，2019年普通高等学校招生统一考试大纲[M]，高等教育出版社，2019

[2]、侯承舜，五年高考三年模拟（化学），首都师范大学出版社，2019