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高中化学复习专题:无机化学工艺流程题的解题策略.pdf


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专题讲座
无机化学工艺流程题的解题策略
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、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).
二、解题思路及方法
1.解题思路.
: .
①阅读题目的背景材料

②提供的原料

③物料或操作流程

审题
④提供的条件和图表

⑤化工流程图的类型


⑥重要的操作


①弄清目的和原理
②弄清各步骤的目的

析题 ③如何运用条件
④问题突破口与隐含条件

⑤建立解题思路与方法

①从目的和反应原理切入

②从原料和产品切入

③从生产要求和条件切入

答题
④从产品分享提纯切入

⑤从绿色化学思想切入


⑥注意问题表达(因果、对比、逆向)
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

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,如:
①如何洗涤沉淀: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如何证明沉淀完全:如向含 SO2-的溶液中加 BaCl 溶液,将沉淀静置,取上
4 2
层清液,再加 BaCl 溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀完全.
2
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,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”“>”“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.
三、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 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) 、Cu (OH) CO
2 2 2 3
等物质来调节溶液的 pH,不可加入 NaOH 溶液、氨水等.
: .
(2),改变反应速率或使平衡向需要的方向移
动.
(3),影响平衡.
(4),缩短达到平衡需要的时间.
(5).
(6),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 CCl 或苯萃取溴水中的溴.
4
(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 KNO 、FeCl 、CuCl 、CuSO ·5H O、FeSO ·7H O 等.
3 3 2 4 2 4 2
(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.
【例 1】 (2015·全国Ⅰ卷)(主
要成分为 Mg B O ·H O 和 Fe O ,还有少量 Fe O 、FeO、CaO、Al O 和 SiO
2 2 5 2 3 4 2 3 2 3 2
等)为原料制备硼酸(H BO )的工艺流程如图所示:
3 3

回答下列问题:
(1)写出 Mg B O ·H O
2 2 5 2
率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有____________________(写出两条).
(2)利用________的磁性,可将其从“浸渣”中分离.“浸渣”中还剩余的物质
是___________________________________________
(化学式).
(3)“净化除杂”需先加 H O 溶液,作用是__________________
2 2
______________________________________________________.
然后再调节溶液的 pH 约为 5,目的是_____________________
_____________________________________________________.
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称).
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH ),它是有机合成中的重要还原剂,其
4
电子式为____________________________________.
: .
(6)
制备单质硼,用化学方程式表示制备过程___________

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