——工艺流程“话题”的解题策略
王俊
摘要：高考理综卷上化学试题只有11道，却要考查初、高中四年所学化学的基础知识和基本技能，命题人只能联系社会、生产、生活中的一些热点，寻找一个“话题”，用一个轴线把考试大纲中要考查的能力给穿起来，针对这一特点，我们采用居高临下的做法——鬼谷子“观天下”的办法来解决。
关键词：命题专家；一题多点；鬼谷子；观天下；轴线；流程图；化学能力；居高临下
高考理综试卷中化学科占100分，其中7道选择题和4道大题(选做题按一道计)共计11道题，就要考察初中一年高中三年学生必备的化学技能，怎么办？命题专家只能一题多点，巧妙的安排进行综合考察。理综化学大题，命题人一般是这样设计的(揭秘命题人的命题思路)：联系社会、生产、生活中的一些热点，寻找一个话题,用一个轴线把考试大纲中要考查的能力(1.接受、吸收、整合化学信息的能力；2.分析和解决化学问题的能力；3.化学实验与探究的能力。)给穿起来。当然，这条轴线就是本题的目的。然而，大部分考生却被表面现象所迷惑，读不懂题，或者非要把题中的每一个细节都弄清，结果被题中的干扰信息引入歧途。面对这样的所谓的难题怎么办？我们不妨借鉴古人的方法。
战国时期，有个叫鬼谷子的前辈，提出的观天下的观点就是解决这些难题的最好的办法。鬼谷子说：“观天下就如观这远山，不能单靠眼睛，要用直觉，要用心。观远山，不必上远山，看深谷，也不必下深谷。反过来说，若是真的上了远山，你只会观不见远山，看不到深谷，就好比钻进林中，但见树木，不见林莽。要想看到林莽，唯有站在此处绝顶，用眼望下去，用直觉望下去，再用心望下去。”
我们借用鬼谷子观天下的方法，在考试审题时，我们不但要用眼要用脑、更用心去揣摩命题人的意图，从大格局下去看题去做题。下面，笔者就2017年高考中的几个工艺流程题为例来介绍一下这种方法：
例1.(2017年全国一卷27题)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：
分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因__________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。
(5)若“滤液②”中，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使恰好沉淀完全即溶液中，此时是否有沉淀生成？(列式计算)。的Ksp分别为。
(6)写出“高温煅烧②”中由制备的化学方程式。
解析：首先弄清本题的目的是：由钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备Li4Ti5O12和LiFePO4，工艺流程我们也不必弄懂。然后就直接看第一问，它是考察识图能力，与题干无关：立即得出答案100℃、2h，90℃，5h。第二问就是书写离子方程式的能力，看流程图中的酸浸，即可分析：反应物为FeTiO3和盐酸，其中的一个产物为，再根据Fe、Ti两元素的化合价及盐酸的性质(只有酸性)，可知，另一个产物是Fe2+，然后根据书写离子方程式的步骤马上得出答案：FeTiO3+4H++4Cl−=Fe2++TiOCl42−+2H2O。第三问读表得出：低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，TiO2·xH2O转化反应速率下降。为什么超过40℃，TiO2·xH2O转化反应速率下降呢？熟悉双氧水、氨水性质的学生肯定会想到：双氧水受热分解，氨水受热时有氨气逸出，导致TiO2·xH2O转化反应速率下降。故可得出答案：低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降。第四问根据化合价的标价规则(正负化合价的代数和为零)可知15个O原子的化合价为22，设—1价的O原子有x个，—2价的O原子有y个，列方程组可解得x=8，所以过氧键的数目为：8/2=4。第五问也与题干无关，由Ksp的意义，知Fe3+恰好沉淀完全时，c()=mol·L−1=1.3×10-17mol·L−1，c3(Mg2+)×c2(PO43-)=(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.7×10-40＜Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。最后一问，由流程图中高温煅烧处可知，反应物是：FePO4、Li2CO3、H2C2O4条件是：高温，生成物之一是：LiFePO4，铁元素的化合价降低了，熟悉H2C2O4性质(有还原性)的学生知道，在高温时碳元素必然以CO2的形式存在(碳元素的化合价升高了)，答案是：2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O↑+3CO2。通过分析我们可以看出在整个解题的过程中，不需要弄清流程图的细节，只要具备化学高考必备能力要求即可。
例2.(2017年全国高考二卷26题)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：
回答下列问题：
(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是__________，还可使用___________代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是_________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为
____________________________________。
(3)加氨水过程中加热的目的是___________。沉淀B的主要成分为_____________、___________
(填化学式)。
(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：+H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。实验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol·L-1的KMnO4溶液36.00mL，则该水泥样品中钙的质量分数为______________。
解析：弄清本题的目的为：测定水泥样品(主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物)中钙的含量。简单的浏览一下工艺流程图后便能找到思路：工艺的过程就是要除去硅、铁、铝、镁等元素，并保留钙元素在最后用KMnO4(酸性)标准溶液滴定，然后开始看题后的问题。(1)显然是要用酸来溶解钙的化合物，当钙的化合物溶解时，铁、铝、镁的化合物也会溶解，硅元素以SiO2的形式存在(SiO2为酸性氧化物而不能溶解，过滤时除去)，结合本题的目的，还要把铁、铝、镁等元素除去，调PH即可除去铁、铝，可是，在介绍水泥样品成分时没有说明铁的价态，如果是二价的铁用沉淀的方法很难除去(必修二P1079题表1下面的注释*Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以，常将它氧化为Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去)，因此必须把二价的铁元素氧化为三价的铁元素，这时便可得出答案：将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+；双氧水(H2O2)（用H2O2不会引入新的杂质）。(2)结合(1)的分析沉淀A的成分为：SiO2。接着后一个空根据SiO2的性质填出答案：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。(3)“加氨水过程中加热”这个过程本来就值得思考，因为氨水受热易逸出而实际过程却要加热，再想这一步要把金属铁、铝等以沉淀的形式去除，铁、铝的氢氧化物很容易生成胶体(必修一课本P62实践活动“铝盐和铁盐的净水作用”)，难以通过过滤的办法去除，加热可以使胶体聚沉。即可得出答案：防止胶体生成，易沉淀分离；另一个空根据氢氧化物沉淀的PH值(必修二P1079题表1)可填上答案：Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)与题干无关，直接由关系式：5Ca---5CaC2O4---2KMnO4求出钙的质量，进一步算出水泥样品中钙的质量分数为：45.0%，通过上面的分析我们并不需要弄清流程图中的细节，抓住目的根据课本上的基础知识便可得出答案。
例3.(2017年全国高考三卷27题)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：
(5)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为_____________。
解析：先弄清本题的轴线为：由铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质)制备重铬酸钾，显然，铁、硅、铝等元素都要除去。(1)与题干无关，属于氧化还原反应方程式的配平问题，根据相等规律，即可算出FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为：2/7。另一空，看一下流程图，第一步的药品有Na2CO3，条件为高温，熟悉制玻璃原理(必修一课本P817题)的学生马上答出：陶瓷在高温下会与Na2CO3反应(或直接写出化学反应方程式来)。(2)根据Al2O3为两性氧化物，SiO2为酸性氧化物，而Fe2O3为碱性氧化物，结合工艺流程及反应原料可知，为了保证FeO·Cr2O3充分反应原料Na2CO3和NaNO3一定要过量，故“水浸”后溶液必显碱性，滤渣1的成分为Fe2O3，含量最多的金属元素是铁，结合本题的目的要除去铁、硅、铝等元素，滤渣1已除去了铁元素，滤渣2中肯定还有硅、铝元素，再看设问的提示：滤渣2的主要成分是_____________及含硅杂质。空中必填铝的化合物，结合流程图不难猜出答案是：Al(OH)3(3)由(1)中的提示：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2可知铬元素以CrO42-的形式存在于溶液中，而最终生成了K2Cr2O7，显然，步骤④调滤液2的pH的目的是：使CrO42-转化为Cr2O72-结合选修四课本内容：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，要使平衡右移只有增加氢离子的浓度，即把PH调小。(4)不难看出滤液3加适量的KCl后，溶液中主要含有两种阳离子：K+、Na+和两种阴离子：Cl-、Cr2O72-两两组合成表中的四种物质，要得到的K2Cr2O7固体产品最多，从图中可以读出：温度越低K2Cr2O7溶解度最小，故选d.10℃。(5)与题干无关，直接由关系式：Cr2O3-----K2Cr2O7求出理论生成K2Cr2O7的质量，进一步算出制备K2Cr2O7的产率为：。
通过以上的实例分析，我们发现做高考化学大题，不必要非得弄清、读懂流程图，只要弄清了命题人的目的，即我这里说的轴线，然后直接带着问题寻找答案，用鬼谷子“观天下”的办法，居高临下去解决，就可达到事半功倍的效果。
作者简介：王俊，1994年参加工作，山西省襄汾县汾城高级中学校任教，山西省特级教师。
(作者单位：山西省襄汾县汾城高级中学校041500)