化学工艺流程题的突破刘芙蓉.docx
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化学工艺流程题的突破刘芙蓉
化学工艺流程题的突破（二轮）
（广东实验中学刘芙蓉）
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。
二、整体的学习程序：
具体→抽象→具体
1、学习课本上的具体工艺流程
（1）侯氏纯碱工艺
（2）工业合成硫酸
（3）工业合成硝酸
2、抽象出工艺流程模板
3、具体试题中的几个过程的划分
对一些线型流程工艺（从原料到产品为一条龙生产工序）试题，首先对比分析生产流程示意图中的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，弄清生产流程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。
给出各种不同核心反应原理的工艺流程的流程图，指导学生分析工业流程的主线和核心步骤。
在分析过程中关注以下几个方面：
（1）明确实验的目的
（2）抓住几条线索
线索
考查侧重
主要目的
主要制备物质
核心化学反应
产物又多又纯
杂质
分离提纯
杂质分离彻底
辅助试剂
辅助主要物质转化或分离杂质
循环利用
【课堂练习1】
1、（16分）工业上用闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有CdS、Fe
2O3等杂质）为原料生产ZnSO4·7H2O的工艺流程如下：
（己知Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间）
2、（16分）现从锌制品加工企业回收的废渣（含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质）来制取氧化锌，流程如下：
3、电镀污泥中含有
等物质，工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收
等物质。
已知：
水浸后溶液中存在
等物质
4、以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁昌体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：
5、（16分）硫铁矿烧渣是一种重要的化学化工产业中间产物,主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。
下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]m的流程图：
6、（16分）亚氯酸钠（NaClO2）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。
以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：
7、（17分）重晶石（BaS04）是重要的化工原料，制备氢氧化钡晶体（Ba（OH）2·8H2O）
的流程如下：
8、（16分）硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等）是生产硫酸的工业废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义。
利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程如下：
已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如下图所示：
针对这具体的8个工艺流程图的分析，让学生落实流程图四个基本过程的模板的理解和应用，能快速整体的理解整个流程。
三、核心知识点突破
很多时候发现学生独立的知识点是过关的，但是一旦体系复杂化，就会导致学生思考不周全，思路发生偏离甚至错误，本人认为是学生在学习化学的过程中忽略了化学学科的特点：
（1）微粒观：
学生经常忘记分析物质存在的形态
（2）变化观：
在流程中物质在辅助试剂的加入时发生了形态或价态的转变
（3）系统观：
主要研究物质不是孤立存在的，而是在一个混合体系中，学生经常忽略了系统中的其他背景物质或离子的存在，同时也忽略了它们会发生变化。
所以在复习备考的时候不能只注重化学知识的传授，学生对于化学学科的特点的理解对他们理解整
个化学学习大有裨益。
不同的学生在完成工艺流程题时遇到的难点是不同的，本人在教学的过程中通过对学生的错题的分析，针对性的做了一下的核心知识点的突破教学。
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。
课堂练习1的8个工艺流程中都涉及晶体的获取，且难度也是按顺序由浅入深，通过学生的分析和老师的指导，引导学生得到结晶方法的选择：
（1）纯物质溶液得到晶体：
蒸发结晶（NaCl型）
蒸发浓缩（至有晶膜出现为止），冷却结晶（KNO3型和含有结晶水的晶体）
（2）混合溶液（提纯A，B为杂质）：
思维方式同
（1）
（3）混合溶液（分离A和B）：
蒸发结晶，趁热过滤（得NaCl型），将滤液冷却结晶，过滤（得KNO3型）（课堂练习1的第7、8题）
Ⅱ、预处理的各种方法
通过对课堂上学习的工艺流程和课堂练习中8个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
【课堂练习2】
1．工业上以锂辉石（Li2O·A12O3·4SiO2，含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂。
其部分工艺流程如下：
已知：
①Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4（浓）Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓
②某些物质的溶解度（S）如下表所示。
T/℃
20
40
60
80
S（Li2CO3）/g
1.33
1.17
1.01
0.85
S（Li2SO4）/g
34.2
32.8
31.9
30.7
（2）已知滤渣2的主要成分有Mg（OH）2和CaCO3。
向滤液1中加入石灰乳的作用是（运用化学平衡原理简述）________________________。
答题模版四句话：
①氢氧根与镁离子结合生成Mg（OH）2沉淀，Ca2+与SO42-结合生成CaSO4沉淀（外因的改变），②使Mg2+浓度减小（对该平衡内在某因素的影响）；③使杂卤石的溶解平衡向右移动（平衡移动方向）④K+变多（与问题衔接）。
（①选对平衡体系，是难溶性杂卤矿的沉淀溶解平衡；②按照四句话的模版回答）（该问被《广东高考年报2012》视为2012高考题中一大亮点和创新之处，即考查学生对化学平衡本质的理解）
很多时候题目中已经将外因的改变和最终结果都已经给出，学生需要找到中间的外因改变带来的内因的变化，注意抓住最主要的矛盾。
2．电镀污泥中含有
等物质，工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收
等物质。
已知：
水浸后溶液中存在
等物质
（1）用H2SO4调节pH值的目的是。
3、由MgCl2·nH2O晶体获得无水MgCl2的操作是
4、配制硫酸亚铁氨溶液时，需要加入少量稀硫酸的目的
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
【课堂练习3】
1、镀铝电解池中，金属铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在，铝电镀的主要电极反应式为。
2、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极气体，空气与CO2的混合气体为正极气体，制得在650摄氏度下工作的燃料电池。
负极反应式2CO+2CO32--4e-==4CO2正极反应式____________________________
3、磷酸亚铁锂电池总反应为：
，电池中的固体电解质可传
导Li+，试写出该电池放电时的电极反应：
正极：
____________________________________；负极：
______________________________。
4、一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。
试写出该电池放电时的电极反应：
正极：
____________________________________；负极：
______________________________。
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
【课堂练习4】（2013广州一模）（16分）某科研小组以难溶性钾长石（K2O•Al2O3•6SiO2）为原料，提取Al2O3、K2CO3等物质，工艺流程如下：
（4）上述工艺中可以循环利用的主要物质是、和水。
Ⅵ、温度的控制
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。
使沸点相对较低的原料气化
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。
【课堂练习5】
1、（16分）医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为：
（5）为什么蒸发结晶要保持在160℃：
。
2、实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），过程如下：
（5）在⑥中，将溶液Z控制到70～80℃的目的是_______________________；
3、空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。
其工艺流程如下：
（4）步骤
的蒸馏过程中，温度应控制在80—90℃。
温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：
。
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”等一类万金油式的回答是不给分的。
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A试剂，振荡
5、检验是否沉淀完全：
静置，往上层清夜中继续滴加A试剂
过滤，取滤液少许于试管中，滴加A试剂
【资料】2009年~2012年高考的化工流程图原题
1．（2012年广东高考32）（17分）难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡
为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：
（1）滤渣主要成分有和以及未溶杂卤石。
（2）用化学平衡移动原理解释Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：
。
（3）“除杂”环节中，先加入溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入溶液调滤液PH至中性。
（4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14，由图可得，随着温度升高，
①②。
（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：
已知298K时，Ksp（CaCO3）=2.80×10—9，Ksp（CaSO4）=4.90×10—5，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。
2.（2011广东高考32，16分）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。
工艺流程如下：
（注
：
NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）
（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①和②。
（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。
气泡的主要成分除Cl2外还含有；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在。
（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为。
（4）镀铝电解池中，金属铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在，铝电镀的主要电极反应式为。
（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是
。
3．（2010年广东高考32）碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。
以
-锂辉石（主要成分为
Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：
已知：
Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。
（1）步骤I前，
-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是。
（2）步骤I中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO
，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。
（3）步骤II中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有。
（4）步骤III中，生成沉淀的离子方程式为。
（5）从母液中可回收的主要物质是。
4．（09年广东高考32）（12分）
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：
沉淀物
Fe（OH）3
Al（OH）3
Mg（OH）2
pH
3．4
5．2
12．4
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：
（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有、
（要求写出两条）
（2）滤渣I的主要成分有。
（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有。
（4）Mg（ClO3）2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：
MgCl2+2NaClO3===Mg（ClO3）2+2NaCl
已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如右图所示：
1将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg（ClO3）2.简述可制备Mg（ClO3）2的原因：
。
2按①中条件进行制备实验。
在冷却降温析出Mg（ClO3）2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：
。
除去产品中该杂质的方法是：
。
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