陳建勤

[摘? ?要]以近幾年高考化學(xué)高頻點(diǎn)試題做背景，闡述化學(xué)工藝流程題中新情境方程式的書寫策略。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)工藝流程題;新情境;方程式;書寫

[中圖分類號(hào)]? ?G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ?A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ?1674-6058（2019）05-0064-02

化學(xué)工藝流程題是近幾年高考化學(xué)的熱點(diǎn)題型，它是在原來無機(jī)框圖題的基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。此類試題考查的知識(shí)點(diǎn)主要有：根據(jù)題給信息，結(jié)合工藝流程書寫化學(xué)方程式或離子方程式即新情境方程式的書寫;對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作的考查，如溶液配制，中和滴定，物質(zhì)檢驗(yàn)、分離、提純;考查有關(guān)問題的計(jì)算;等等。其中，新情境方程式的書寫在高考化學(xué)中占較高的比重。

下面，我們以近幾年的高考化學(xué)試題為例來探討化學(xué)工藝流程題中新情境方程式的書寫策略。

一、樹立整體意識(shí)和局部意識(shí)，抓住物質(zhì)轉(zhuǎn)化和元素流向的思維主線

【例1】（2013年全國卷Ⅰ，節(jié)選）鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2）、導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe- = LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件未給出）。

回答下列問題：

（2）寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

。

（3）“酸浸”一般在80℃下進(jìn)行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

（4）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

。

分析：“首”是鈷酸鋰（LiCoO2）、導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔，“尾”是碳酸鈷，它們的相同元素是鈷元素，所以要通過核心反應(yīng)去掉除了鈷元素以外的元素和物質(zhì)以得到目標(biāo)產(chǎn)品，由此要分析流程圖中鈷元素的流向和鋁元素的流向。

題（2），正極材料中能與NaOH溶液反應(yīng)的只有Al，生成偏鋁酸鈉和氫氣。題（3），根據(jù)箭頭指向得知反應(yīng)物是H2SO4 、H2O2，還有濾渣，濾渣應(yīng)該有鈷酸鋰和乙炔黑等。因?yàn)楫a(chǎn)品是碳酸鈷，所以鈷酸鋰應(yīng)該是反應(yīng)物。我們追尋鈷元素的流向，其流向了硫酸鈷，而鋰元素流向了硫酸鋰。由于鈷元素的化合價(jià)從+3價(jià)降至+2價(jià)，化合價(jià)降低，被還原， 所以H2O2只能做還原劑，氧化產(chǎn)物是O2，得出：2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 [△]Li2SO4+2CoSO4+O2↑+ 4H2O。題（4），根據(jù)箭頭的指向，得知反應(yīng)物是CoSO4和NH4HCO3，生成物有CoCO3，鈷元素化合價(jià)不變，所以是非氧化還原反應(yīng)。又因?yàn)镠CO3- [?]H+ + CO32-? ，Co2+與CO32-形成沉淀，促進(jìn)平衡向右移動(dòng)，產(chǎn)生更多的氫離子，氫離子與剩余的碳酸氫根反應(yīng)生成二氧化碳和水，從而得出：CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+ （NH4）2SO4+H2O+CO2↑。

二、緊扣守恒觀，快速加工處理題給信息

【例2】（2015年全國卷Ⅰ，節(jié)選）氯化亞銅（CuCl）廣泛應(yīng)用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系，在潮濕空氣中易水解氧化。以海綿銅 （主要成分是Cu和少量CuO）為原料，采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)CuCl的工藝過程如下：

（2）寫出步驟③中主要反應(yīng)的離子方程式：? ? ? ? ? 。

分析：注意題給信息“CuCl難溶于醇和水”，所以產(chǎn)物有CuCl，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，SO32-的氧化產(chǎn)物為 SO42-，再根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的電子守恒可得到：

2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+。

書寫方程式時(shí)為了達(dá)到電荷守恒和原子守恒，常在方程式的兩端添加H+或OH-或H2O，但要考慮溶液的酸堿性。

三、根據(jù)課本或已學(xué)的方程式進(jìn)行類比遷移

【例3】（2016年全國卷Ⅲ，節(jié)選）以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既可避免污染環(huán)境又有利于資源的綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：

[物質(zhì) V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 質(zhì)量

分?jǐn)?shù)/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1 ]

以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：

回答下列問題：

（6）“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

分析：碳酸銨與釩酸銨組成相似，已學(xué)的方程式有碳酸銨受熱分解生成氨氣、水、CO2。整個(gè)流程中釩元素的化合價(jià)沒變，所以釩酸銨的分解產(chǎn)物應(yīng)該與碳酸銨相似，即得到五氧化二釩、氨氣、水。因此可得出方程式：

2NH4VO3[高溫]V2O5+H2O+2NH3↑。

綜上所述，對(duì)于化學(xué)工藝流程題中新情境方程式的書寫基本思路可歸納如下：

（1）從生產(chǎn)目標(biāo)出發(fā)，讀懂流程框圖。只要弄清框圖末尾的目標(biāo)產(chǎn)品，基本就能反推原料預(yù)處理、核心反應(yīng)、分離提純等階段的具體情況。解答時(shí)要框內(nèi)框外結(jié)合，首尾兼顧，從易處著手，先局部，后全盤，逐步深入。

（2）抓住關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行突破。一切反應(yīng)或操作都是為了獲得目標(biāo)產(chǎn)品，因此要了解反應(yīng)物是什么，發(fā)生了什么反應(yīng)，該反應(yīng)造成了什么后果，對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用，并結(jié)合多、快、好、省的理念分析流程中的每一個(gè)步驟的物質(zhì)成分。

（3）從題干和設(shè)問點(diǎn)中獲取信息，幫助解題。新信息一般是重要的暗示和關(guān)鍵的突破口，需要對(duì)其進(jìn)行提煉、重組、分解和遷移，而在分析整個(gè)流程的核心反應(yīng)時(shí)常需要學(xué)生樹立整體意識(shí)和局部意識(shí)，抓住物質(zhì)轉(zhuǎn)化和元素流向的思維主線，結(jié)合化合價(jià)，根據(jù)課本或已學(xué)的方程式進(jìn)行類比遷移，綜合解題。

（責(zé)任編輯? ? 羅? ?艷）