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工艺流程题解题技巧点拨1


工艺流程题解题技巧点拨
化学工艺流程题近几年是高考的热点,所占的分值也相当重。要解好这一类题,学生最重要的是要克服畏惧心 理,认真审题,找到该实验的目的。一般来说,流程题只有两个目的:一是从混合物中分离、提纯某一物质;另一 目的就是利用某些物质制备另一物质。 一、对于实验目的为对混合物的除杂、分离、提纯的题目。一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么, 混有的杂质有

哪些,认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什么样的方法才 能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。特别要注意蒸发与结晶。蒸发与结晶方法都可以 将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。 有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大,如 NH4NO3、KNO3 等物质,在蒸发过程中比较难析出来,所以 要用冷却法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小,如 NaCl、KCl 等,有少数物质的溶解度随 温度的升高而减小,如 Ca(OH)2 要使它们析出较多固体溶质时,则要用蒸发浓缩的方法。例如 NaCl 和 KNO3 混 合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是 NaCl ,母液中是 KNO3 和少量 NaCl 。如果将混合溶液加 热后再降温,则析出的固体主要是 KNO3 ,母液中是 NaCl 和少量 KNO3。如果是除杂,杂质所含的量比较少,一般是 让主要物质析出来。如 KNO3 溶液中含少量 NaCl,常用升温冷却结晶法,再经过过滤、洗涤、烘干(不同的物质在 烘干时采取的方法不同),就可得到 KNO3 固体了。如果 NaCl 溶液中含少量 KNO3,则用蒸发浓缩结晶法.,这种 方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质,主要原因是如果温度下降,杂质也会以晶体的形式析出来。 二、对于目的为制备某一物质的流程题,要求学生注意以下几个方面: 1、明确题目目的是制什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质。 只有知道了实验目的, 才能非常清楚的知道整个流程的意义所在, 题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。 而产物如果具有某些特殊性质(由题目信息获得或根据所学知识判断),则要采取必要的措施来避免在生产过程中 产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况: ⑴如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。 如:侯德榜制碱中的 NaHCO3;还有如 H2O2、Ca(HCO3)、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。 ⑵如果产物是一种会水解的盐,且水解产物中有挥发性的酸产生时,则要加相对应的酸来防止水解。如:制备 FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2 等物质时,要蒸干其溶液得到固体溶质时,都要加相应的酸或在酸性气流中干 燥来防止它水解,否则得到的产物分别是 Fe2O3 、Al2O3 、MgO、CuO;而像 Al2 ( SO4 ) 3 、NaAlO2 、Na2CO3 等 盐溶液,虽然也发生水解,但产物中 Al (OH) 3 、H2SO4 、NaHCO3 、NaOH 都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的 水解,最后得到的还是溶质本身。 ⑶如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂,则要防止它们发生氧化还原的物质,如:含 Fe2+、SO32-等离子的 物质,则要防止与氧化性强的物质接触。 ⑷如果产物是一种易吸收空气中的 CO2 或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如 NaOH 固体等物质),则要 注意防止在制备过程中对 CO2 或水的除去,也要防止空气中的 CO2 或水进入装置中。 ⑸如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息, 则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的 情况,根据它们的不同变化,找出合适的分离方法。 2、寻找在制备过程中所需的原料,写出主要的化学反应文程式或制备原理,从中了解流程图。 从近几年的高考题目中会发现,大多数题目都会给出制备物质时所需的原料,但一般会涉及到物质的分离、提 纯的操作。所以在明确了实验目的之后,再写出主要的反应方程式,观察有没有副产品,如果有,剩余的步骤就是 分离提纯了。

工艺流程题解题技巧

无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。解此类型题目 的基本步骤是:①从题干中获取有用信息,了解生产的产品。 ②分析流程中的每一步骤,从几个方面了解流程:A、 反应物是什么 B、发生了什么反应 C、该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反 应或操作都是为获得产品而服务。③从问题中获取信息,帮助解题。 了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手: 1、对反应速率有何影响? 2、对平衡转化率有何影响?

3、对综合生产效益有何影响?如原料成本,原料来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备的要求,环 境保护(从绿色化学方面作答)。 常见文字叙述套路: 1、洗涤沉淀:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作 2-3 次。 2、从溶液中得到晶体:蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-(洗涤)。 注意: ①在写某一步骤是为了除杂是,应该注明“是为了除去 XX 杂质”,只写“除杂”等一类万金油式的回答是不 给分的。 ②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式,注意配平。

一、探究解题思路
呈现形式:流程图、表格、图像 设问方式:措施、成分、物质、原因 能力考查:获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力 知识落点:基本理论、元素化合物、实验 无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景,体现能力立意的命题指导思想,能够综合考查各方面的 基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。 【例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有 MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3 和 Fe2O3 等,回 收其中镁的工艺流程如下:

Ⅰ预处理

Ⅱ分离提纯

Ⅱ分离提纯

Ⅲ 还原

原 料:矿石(固体) 预处理:酸溶解(表述:“浸出”) 除 杂:控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀 核心化学反应是:控制条件,调节PH,使Mg2+全部沉淀 1. 解题思路 明确整个流程及每一部分的目的 → 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 → 结合基础理论与实际问题思考 → 注意答题的模式与要点 在解这类题目时: 首先,要粗读试题,尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出。 其次,再精读试题,根据问题去精心研究某一步或某一种物质。

第三,要看清所问题,不能答非所问,并注意语言表达的科学性 在答题时应注意:前一问回答不了,并不一定会影响回答后面的问题。 分析流程图需要掌握的技巧是: ① 浏览全题,确定该流程的目的——由何原料获得何产物(副产物),对比原料和产物; ② 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联 系和调用; ③ 解析流程图并思考: 从原料到产品依次进行了什么反应?利用了什么原理(氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?)。每一步操作进 行到什么程度最佳?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?杂质或副产物是怎样除去的? 无机化工题:要学会看生产流程图,对于比较陌生且复杂的流程图,宏观把握整个流程,不必要把每个环节的 原理都搞清楚,针对问题分析细节。 考察内容主要有: 1)、原料预处理 2)、反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择) 3)、反应原理(离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯) 4)、绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用) 5)、化工安全(防爆、防污染、防中毒)等。 2、规律 主线主产品 分支副产品 回头为循环 核心考点:物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制产品分离提纯

3.工业生产流程主线与核心

原料预处理 除杂、净化

产品分离提纯

反应条件 控制
原料循环利用

排放物的无 害化处理

4. 熟悉工业流程常见的操作与名词 原料的预处理 ①溶 解 通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等 ②灼 烧 如从海带中提取碘 ③煅 烧 如煅烧高岭土 改变结构,使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解 ④研 磨 适用于有机物的提取 如苹果中维生素 C 的测定等。 控制反应条件的方法 ①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 ---- pH 值的控制。 例如:已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的 pH 如下表所示 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2
+ +

2.7 7.6 8.3

3.7 9.6 9.8

问题:若要除去 Mn2 溶液中含有的 Fe2 ,应该怎样做?

调节 pH 所需的物质一般应满足两点: i ○、能与 H


反应,使溶液 pH 值增大;
2+ 3+

ii ○、不引入新杂质。

例如:若要除去 Cu 溶液中混有的 Fe ,可加入 CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 等物质来调节溶液的 pH 值 ②蒸发、反应时的气体氛围 ③加热的目的 加快反应速率或促进平衡向某个方向移动 ④降温反应的目的 防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动 ⑤趁热过滤 防止某物质降温时会析出 ⑥冰水洗涤 洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗 物质的分离和提纯的方法 ①结晶——固体物质从溶液中析出的过程(蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发) ②过滤——固、液分离 ③蒸馏——液、液分离 ④分液——互不相溶的液体间的分离 ⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。 ⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。 ⑦盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出 常见名词 浸 出:固体加水(酸)溶解得到离子 浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少 酸 浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程 水 洗:通常为除去水溶性杂质 水 浸:与水接触反应或溶解

化工流程类题目中“表述性词汇”的作用 化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语,这些 表述性词语就是隐性信息, 它可以暗示我们所应考虑的答题角度。 通常用 到的表述性词语为: (1)“控制较低温度”——常考虑物质的挥发、物质不稳定易分解和 物质转化等。 (2)“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、产率等。 (3)“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或影响产物的纯 度。 (4)“分离”、“提纯”——常考虑过滤、蒸发、萃取、分液和蒸馏等常规操作。 (5)“溶液呈酸性或碱性”——考虑电离或水解产生的 H 或 OH , 是
+ -

促进还是抑制电离或水解。 (6)“利用率”——常考虑经济性或环保性。 (7)“在空气中或在其他气体中”——主要考虑 O2、H2O、CO2 或其 他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。 (8)“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中, 向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。 (9)“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中,加 入另一试剂产生某现象,然后得出结论。 (10)“控制 pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。 (11)“用某些有机试剂清洗”——常考虑降低物质溶解度有利于析 出、减少损耗和提高利用率等。

(2012· 江苏高考)废弃物的综合利用既有利于节约资源,又 有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为 99%)回 收 Cu 并制备 ZnO 的部分实验过程如下:

(1)①铜帽溶解时加入 H2O2 的目的是__________________(用化学方程式表 示)。②铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的 H2O2 除去。除去 H2O2 的简 便方法是__________。 解析:(1)铜与稀硫酸不反应,加入 H2O2 可以将铜氧化为 CuO,CuO 与稀 H2SO4 反应。H2O2 不稳定,受热分解生成水和氧气,氧气逸出。(2)根据 碘遇淀粉变蓝色的性质,可用淀粉作指示剂。在锥形瓶中加入淀粉溶液,

溶液变为蓝色,滴入 Na2S2O3 标准溶液至溶液的蓝色完全褪去,即证明 I2 全部反应。若溶液中的 H2O2 没有除尽,H2O2 具有强氧化性,会氧化 I
+ -

生成 I2,导致 Na2S2O3 标准溶液使用量偏多,从而计算出的 Cu2 含量偏 高。(3)Fe2 与 Zn2 完全沉淀时的 pH 相差不大,直接沉淀会使生成的 Zn(OH)2 不纯,故可先加入氧化剂 H2O2(使用该氧化剂不引入杂质离子) 将 Fe2 氧化为 Fe3 ,调节 pH 至 3.2~5.9 之间,目的是 将 Fe3 全部沉淀,保证 Zn2 不沉淀。过滤后,再调节 pH 大于 8.9,使 Zn2
+ + + + + + +

全部沉淀,但是 pH 不能超过 11,否则 Zn(OH)2 会被溶解。最后煅烧 Zn(OH)2 使其分解得 ZnO。 答案:(1)①Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O ②加热(至沸) (2)①淀粉溶液 蓝色褪去 ②偏高

(3)①向滤液中加入适量 30% H2O2,使其充分反应 ②滴加 1.0 mol · 1NaOH,调节溶液 pH 约为 5(或 3.2≤pH<5.9),使 Fe3 L 沉淀完全 ④向滤液中滴加 1.0 mol· 1NaOH,调节溶液 pH 约为 10(或 8.9≤pH≤11), L 使 Zn2 沉淀完全
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