无机化学工艺流程题的解题策略

新课标高考化学工艺流程题突破

工艺流程题就是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图题的创新，题目常常以现代工业生产为基础，将化学工艺流程进行简化，与化工生产成本、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离等基本实验原理在化工生产中的实际应用，是近几年高考化学命题中的常考题型。

一、化学工艺流程题解决的问题主要有以下几个方面：

1．将原料转化为产品的生产原理问题；

2．除杂、分离和提纯产品等问题；

3．提高产量和效率问题；

4．节能减排，“绿色化学”，循环利用等生产问题；

5．生产设备、流程和生产成本等工艺问题。

化工流程题一般就围绕这几个方面设问求解，我们需要运用有关物质的性质和物质间相互作用的基本知识，还要掌握一些分离提纯物质的基本实验技能，关键是还要具有分析生产工艺流程的方法和能力。这类试题起点高、落点低，试题多以化工生产、能源、材料、环境等生产、生活方面的常见化学事物为背景，要求明确，设问层次清晰，以无机或有机化合物的组成、性质、变化等内容为载体，要求考生运用所学化学知识、原理和技能从化学视角看待、分析或解决生产、生活实际中的简单化学问题。解答所需知识、方法都是化学的核心内容。因此，答题时，不要力求把生产流程图中的每个细节都弄清楚，只要把握住主要的考查方向，理清每个环节的目的和结果，再根据题中的具体设问，结合题中提取的信息和头脑中原有的知识和技能，

进行针对性作答即可，切不可拘泥于流程图中的每个细节，把时间和精力过多用于流程分析，使解题误入歧途。

因此，答题时，不要力求把生产流程图中的每个细节都弄清楚，只要把握住主要的考查方向，理清每个环节的目的和结果，再根据题中的具体设问，结合题中提取的信息和头脑中原有的知识和技能，进行针对性作答即可，切不可拘泥于流程图中的每个细节，把时间和精力过多用于流程分析，使解题误入歧途。

二、题型结构

1．化工流程线路示意图

(1)箭头：箭头进入的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物)。

(2)三线：物料进出线、操作流程线、循环操作线。

2．涉及问题

(1)原料的预处理。

(2)反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、pH、溶剂等)。

(3)反应原理(化学平衡、水解平衡、化学反应速率、反应热、电化学等)。

(4)绿色化学问题(物质循环利用、废物的处理、原子利用率、能量充分利用等)。

(5)化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。

三、解题思路及方法

1．解题思路

2．解题方法

(1)首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。

(2)分段分析法：对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点。

(3)交叉分析法：有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。

3．答题步骤

(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。

(2)整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。

(3)分析流程中的每一步骤，并获取以下信息：

①知道“四个什么”。

反应物是什么，发生了什么反应，该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。

②抓住“一个关键”。 一切反应或操作都是为获得产品而服务。

(4)从问题中获取信息，帮助解题。

4．规范解答

(1)文字叙述类的题目要规范解答，防止出现因叙述不严谨导致的失分。例如：

①如何洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待蒸馏水自然流下后，重复以上操作2～3次。

②如何证明沉淀完全：如向含SO2－4的溶液中加BaCl2溶液，将沉淀静置，取上层清液，再加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明沉淀完全。

③如何从溶液中得到晶体：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—洗涤—干燥。

④在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去××杂质”，只写“除杂”等一类万能式的回答是不正确的。

(2)认真审题，不要因审题不细致而失分。例如：

①填“化学方程式”还是“离子方程式”。

②填“名称”“符号”还是“代号”“序号”等。

③填“大于”还是“>”“增大”还是“变大”等。

④填“化学式”“分子式”“结构式”“结构简式”“最简式”还是“电子式”等。

⑤书写化学方程式时要注意配平、注明反应条件以及“―→”“===”“”“↑”“↓”等。 四、答题的必备知识

1．对原料进行预处理的常用方法及其作用

(1)研磨——减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。

(2)水浸——与水接触反应或溶解。

(3)酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。

(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。

(5)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。

2．常用的控制反应条件的方法

(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：

①能与H＋反应，使溶液pH增大；

②不引入新杂质。

例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。

(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。

(3)控制压强。改变速率，影响平衡。

(4)使用正催化剂。加快反应速率，缩短达到平衡需要的时间。

(5)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。

(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。

3．明确常用的提纯方法

(1)水溶法：除去可溶性杂质。 (2)酸溶法：除去碱性杂质。

(3)碱溶法：除去酸性杂质。

(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。

(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。

(6)调节溶液的pH法：如除去酸性含铜溶液中的Fe3＋等。

4．明确常用的分离方法

(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。

(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。

(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。

(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。

(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。

(6)冷却法：利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气。

5．物质分离、提纯的原则

(1)不增：不引入新的杂质。 (2)不减：不减少被提纯物。

(3)易分离：被提纯物与杂质容易分离。

(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成状态。

6．物质分离、提纯注意事项

(1)除杂试剂需过量。 (2)过量试剂需除去。

(3)除去多种杂质时要考虑加入试剂的顺序。 (4)选择最佳除杂途径。 五、核心知识点突破

Ⅰ、盐溶液的分离提纯方法：结晶法结晶法有蒸发结晶和冷却结晶两种方法，大多数同学通过一轮的复习已经明白纯物质溶液要得到晶体的方法，难点在于混合溶液得到晶体的操作。

（1）纯物质溶液得到晶体：

蒸发结晶（NaCl型：溶解度随温度变化小的物质）蒸发浓缩（至有晶膜出现为止），

冷却结晶（KNO3型：溶解度随温度变化大的物质和含有结晶水的晶体）

（2）混合溶液（分离A和B）：

要得到溶解度受温度变化小的溶质：蒸发结晶，趁热过滤要得到溶解度受温度变化大的物质和含有结晶水的晶体：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

Ⅱ、预处理的各种方法

工艺流程中的预处理分析进行分类，并形成一定的答题模板。

（1）粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。

（2）煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质

（3）酸浸：溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）

（4）碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀）

Ⅲ、平衡原理的应用

在工艺流程中经常会涉及化学反应平衡，沉淀溶解平衡，沉淀的转化，离子的水解平衡

Ⅳ、原电池和电解工业中的电极反应方程式书写电极方程书写的难点：环境中用于平衡电荷的离子的选择；不同环境下产物的存在形式的差异

Ⅴ、循环利用的物质：同学理解物质循环利用的目的：节能减排，“绿色化学”，降低成本等生产问题，提炼出：一定不会用于循环的物质：目标产物，杂质

可以用于循环的物质：辅助试剂、母液

Ⅵ、控制温度的目的

1、加热：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3）2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；

2、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度减少损失

3、控温：（用水浴或油浴控温）

防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生；降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。

Ⅶ、注重文字叙述的规范性

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—干燥。

3、在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类回答是不给分的。

4、检验沉淀是否洗涤干净：取最后一次洗涤液少许于试管中，逐滴滴加XX试剂，振荡，若没有„„现象，则沉淀洗涤干净

5、检验是否沉淀完全：

表达一：静置，往上层清夜中继续滴加XX试剂或者表达二：过滤，取滤液少许于试管中，滴加XX试剂