顏建河

新高考“以核心素養(yǎng)為測試宗旨，以真實情景為測試載體，以實際問題為測試任務(wù)”為命題原則。核心素養(yǎng)培育“是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念，必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力”?；诖耍诟呷龔?fù)習(xí)教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生進行深度學(xué)習(xí)，既能有效夯實基礎(chǔ)，提升思維水平，又能促進學(xué)生的認知發(fā)展，培育學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。同時，必須關(guān)注和落實化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，關(guān)注學(xué)生綜合能力的提升，關(guān)注化學(xué)知識的實際應(yīng)用。這樣，才能在復(fù)習(xí)中有的放失，提高化學(xué)學(xué)科復(fù)習(xí)效率。

【案例】根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù)，實驗室制備純堿Na2CO3的主要步驟是：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30～35 ℃，攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時，制得Na2CO3固體。

請回答：

（1）反應(yīng)溫度控制在30～35℃，是因為若高于35℃，則_______________，若低于30℃，則_________________;為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為____________________。

（2）加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是__________ _____________。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是__________________。用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去_______________雜質(zhì)（以化學(xué)式表示）。

（3）過濾所得母液中含有_____________（以化學(xué)式表示），需加入_______________，并作進一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用，同時可回收NH4Cl。

（4）測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：準確稱取純堿樣品W，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1～2滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色（指示CO32-+H+=HCO3-反應(yīng)的終點），所用HCl溶液體積為V1mL，再加1～2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液體積為V2mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分數(shù)的計算式：NaHCO3（%）=___________。

分析：本題是一道以侯德榜為依托的實驗設(shè)計題，著力考查學(xué)生利用圖表信息及中和滴定中雙指示劑法的應(yīng)用;第（1）、（2）、（3）問要求利用圖表信息，結(jié)合制堿原理及生活中的化學(xué)知識，弄清水浴加熱的優(yōu)點，找出溶液轉(zhuǎn)化法的守恒關(guān)系，第（4）問以中和滴定中雙指示劑原理進行設(shè)計，進而測定產(chǎn)品的純度，整個試題設(shè)計精巧，逐層深入，將生產(chǎn)、生活中的化學(xué)知識考查得淋漓盡致。

（1）碳酸氫銨10～20℃時，不易分解，30℃時開始大量分解. 若溫度過低，則反應(yīng)速率較慢，故反應(yīng)溫度控制在30～35℃之間為宜。水浴加熱是把要加熱的物質(zhì)放在水中，通過給水加熱達到給物質(zhì)加熱的效果，一般都是把要反應(yīng)的物質(zhì)放在試管中，再把試管放在裝有水的燒杯中，再在燒杯中插一根溫度計，可以控制反應(yīng)溫度. 水浴加熱的優(yōu)點是避免了直接加熱造成的過度劇烈與溫度的不可控性，可以平穩(wěn)地加熱，許多反應(yīng)需要嚴格的溫度控制，就需要水浴加熱. 水浴加熱的缺點是加熱溫度最高只能達到100度。故答案為：NH4HCO3分解;反應(yīng)速率降低;水浴加熱

（2）加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，可以使反應(yīng)充分進行，使反應(yīng)完全. 碳酸氫銨0℃時溶解度為11.3%;20℃時為21%;40℃時為35%.碳酸氫鈉0℃溶解度為6.9g，5℃為7.45g，10℃為8.15g，15℃為8.85g，20℃為9.6g，25℃為10.35g，30℃為11.1g，35℃為11.9g，40℃為12.7g，45℃為13.55g，50℃為14.45g，55℃為15.4g，60℃為16.4g.30℃時碳酸氫鈉的溶解度更小，故碳酸氫鈉先析出. 用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是為了除去雜質(zhì)，此反應(yīng)中雜質(zhì)為 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3。故答案為：使反應(yīng)充分進行;NaHCO3的溶解度最小;NaCl、NH4Cl、NH4HCO3

（3）過濾除去析出的碳酸氫鈉，溶液中還有部分碳酸氫鈉未析出，還有溶解在溶液中的NaCl、NH4Cl、NH4HCO3，所得的母液主要成分為NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 . 加入鹽酸后，碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉，碳酸氫銨轉(zhuǎn)化為氯化銨，這時溶液中的NaCl溶液循環(huán)使用，同時可回收NH4Cl。故答案為：NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3;HCl

（4）加酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色，指示CO32-+H+=HCO3- 反應(yīng)的終點，所用HCl溶液體積為V1mL;再加甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，指示HCO3-+H+=CO2+H2O反應(yīng)的終點，所用HCl溶液體積為V2mL. 上述的兩個離子方程式為①CO32-+H+=HCO3- ②HCO3-+H+=CO2+H2O，故樣品中含有的碳酸氫鈉反應(yīng)消耗鹽酸體積為（V2-V1）mL，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為c（V2-V1）÷1000 mol，故碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為c（V2-V1）÷1000 mol，碳酸氫鈉的質(zhì)量為c（V2-V1）M÷1000 g，碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為[ c（V2-V1）M/1000W] ×100%，故答案為：[c（V2-V1）M/1000W]×100%

【對策】侯氏制堿法是核心素養(yǎng)的一個好素材，更是高中化學(xué)的一個重要知識點和高考的高頻考點。為此，全面而詳實把侯氏制堿法的原理、原料、設(shè)備、優(yōu)缺點進行復(fù)習(xí)，明確侯氏制堿法（又稱聯(lián)合制堿法）它是我國化學(xué)工程專家侯德榜（1890～1974）于1943年創(chuàng)立的。將氨堿法和合成氨法（合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣：C+H2O（g） →O2+H2、CO+H2O（g）→CO2+H2）聯(lián)合起來生產(chǎn)的。聯(lián)合制堿法包括兩個過程：第一個過程是將氨通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌得NaHCO3微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有氯化銨和氯化鈉的溶液;第二個過程是從含有氯化銨和氯化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化銨晶體。由于氯化銨在常溫下的溶解度比氯化鈉要大，低溫時的溶解度則比氯化鈉小，而且氯化銨在氯化鈉的濃溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小。

【總結(jié)】工業(yè)制純堿的方法： 一是氨堿法; 二是聯(lián)合制堿法（侯氏制堿法）。

1. 氨堿法（索爾維制堿法）

基本原理： 向飽和食鹽水中通入足量氨氣至飽和，然后，在加壓下通入CO2（經(jīng)由CaCO3煅燒而得），且NaHCO3溶解度較小，故有下列反應(yīng)發(fā)生：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3、NaCl+NH4HCO3=NaHCO3↓+NH4Cl，將析出的NaHCO3晶體煅燒即得Na2CO3：2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O。同時，母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用：2NH4Cl+Ca（OH）2 =CaCl2+2NH3↑+2H2O。

（1）優(yōu)點：原料經(jīng)濟，能連續(xù)生產(chǎn)，CO2和NH3能回收使用。

（2）缺點：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，約有30%的NaCl留在母液中。

2. 聯(lián)合制堿法（侯氏制堿法）

基本原理：依據(jù)離子反應(yīng)發(fā)生會向著離子濃度減小的方向進行（勒夏特原理），且NH4Cl在常溫時的溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的，在278K～283K（5℃～10℃）時，向母液中加入食鹽細粉，而使NH4Cl結(jié)晶析出，成為氮肥產(chǎn)品。

優(yōu)點：保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96%;NH4Cl可做氮肥;可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。

總之，在2020復(fù)習(xí)備考進程中，一定要避免將高考評價體系中的考查內(nèi)容與具體試題機械綁定。要從新時代的高考重點考查學(xué)科核心素養(yǎng)出發(fā)，通過試卷的整體設(shè)計來實現(xiàn)，而不是機械地落實到某一道試題或某一類試題上。從而實現(xiàn)多種知識與能力的有效建構(gòu)并對外輸出，提升有效解決各種問題的綜合能力，促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

責(zé)任編輯? ?李平安