无机化工流程题的解题注意点与解题策略.doc

无机化工流程题的解题注意点与解题策略
【回顾高考】
随着新课改的深入推进，在高考化学试题中化工流程图题逐渐成为一类热门的主流题型，它将化学知识与某些化工生产很好地融合在一起，具有综合性较强、思维量大、考查面广、区分度较大等特点。因此，2013年高考极有可能在完全取代无机框图推断题的基础上进一步加强无机化工流程题。
【题型特点】
化工流程题是以真实的工业生产过程为背景，试题通常在题干中给出化工生产流程图（有时增加图表和数据信息）。多以流程图的形式出现，从生产原料到产品的整个流程以简单文字加框图和箭头形式呈现，并伴有一些“环状设计”意为物质循环利用，体现“绿色化学”的工艺理念。题目涉及的情景新颖，往往以丰富的化学理论联系生产实际，源于课本又高于课本，构思新颖、灵活，极富挑战性和创新性。考查内容以填空题的形式呈现，涉及原料的预处理、实验操作(分离、除杂、试剂的选择)、元素及化合物知识及基本反应规律、反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、pH、溶剂等)、物质物理和化学性质的理解应用、氧化还原反应、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)、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、化工安全(防爆、防污染、防中毒等)等方面。具体以考查学生的读图、析图以及对有关信息的提取和处理能力，常通过书写反应式、叙述实验操作与步骤、分析操作目的、数据分析与处理结果等形式表现出来。这类试题情境陌生，选材新颖、信息量大，综合性强，思维能力要求高，近年来已成为高考主观题中的必考题型。
【考点分析】
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：
对反应速率有何影响？ 对平衡转化率有何影响？
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
【难点解析】
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，但由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也大，加上有的试题文字量大，学生在没做之前往往就会产生畏惧感，所以这类题的得分不是很理想。
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。
【解题步骤】
1、首先可粗读试题，初步知道流程图中的起始、中间以及最终生成物，对于其他的信息可不必去过多地去纠缠。
2、其次结合所问的问题去精心研究某一相关局部流程步骤，包括箭头的顺向和逆向方向所对应的物质、操作，可用笔圈出来。特别是重点关注通过某一操作步骤后所得产物的状态特征，即可略知该操作方法。同时要结合提供的有关信息，适当考虑从该步之前一步或后一步的产物、操作、现象等的提示条件来推断。
3、最后作答时要先画出问题的表述形式、限制性词语等。要注意化学用语的规范表达。看清是答离子方程式还是化学方程式、是写化学式还是名称等等。不能答非所问，错失得分机会。
【解题策略(方法)】
该类试题设计主要形式可分为三阶段：原材料混合反应阶段，杂质除去阶段，产品分离提纯阶段。审题时首先关注反应物成分，生成物成分，杂质有哪些？采用何种方法把产物分离开。
（1）原材料混合反应阶段采取的一些措施的原因或目的。答题时可从加快反应速度和使反应充分进行，例如加热的原因、通入水蒸气的目的、酸浸等。
（2）杂质除去阶段一般采用将杂质逐一除去，当然也有同时除去的。采用的方法有调节pH、促进水解，加入某种试剂等，答题时从含有的杂质有哪些？结合题给信息与所掌握的元素化合物等相关知识，将这些杂质除去。
（3）产品分离提纯阶段主要考查基本操作：蒸发浓缩、冷却结晶、（趁热）过滤、洗涤、干燥等相关问题。如用有机物无水乙醇代替蒸馏水洗涤的目的等
其他还有一些工艺的评价问题，回答主要从环境保护、资源利用、原料的利用率、产品的产率等角度

1、学会识别流程图
流程图中箭头进入的是反应物（投料），箭头出去的是生成物（产物、副产物），返回的箭头一般是“循环利用”的物质。
工业生产流程主线与核心的分析如右图：

2、熟悉工业流程中常见的操作与名词
(1)常见名词
浸出：固体加水(或酸)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；
水浸：与水接触反应或溶解；
水洗：通常为除去水溶性杂质。
(2)控制反应条件的方法
加酸——溶解、去氧化物（膜）、抑制金属离子的水解、除去杂质离子等
加碱——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）
pH的控制——调节溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
温度——影响反应速率、化学平衡、溶解度、热稳定性（H2O2、浓HNO3、NaHCO3、铵盐、结晶水）、挥发性、催化剂的活性达到最高、发生副反应等
加热的目的——加快反应速率或加速某固体的溶解或促进化学平衡的移动
降温的目的——常考虑物质的挥发、防止某物质在高温下会分解，或为使平衡向需要的方向移动。
趁热过滤——防止某物质降温时会析出而带入新的杂质。
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。
利用有机溶剂（乙醇、乙醚等）洗涤——洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度，使晶体快速干燥。
加过量试剂——常考虑反应完全转化或增大转化率、产率等。
能否加其它物质——常考虑会不会引入杂质或影响产物的纯度。
分离、提纯——常考虑过滤、蒸发、萃取、蒸馏等常规操作。
在空气中或在其他气体中——主要考虑O2、H2O、CO2、其他气体是否参与反应或达到隔绝防氧化、水解、潮解等目的。
判断沉淀是否洗净——常取最后洗涤液少量，检验其中某种离子。
检验某物质的设计方案——通常为“取某液体少量于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。”
蒸发结晶——若溶质稳定，则通过蒸发结晶得到相应晶体（如NaCl）
加热浓缩、冷却结晶——蒸发部分溶剂，提高溶液的浓度，再降温减小溶质的溶解度使其析出。通常用于受热易分解、带结晶水、易氧化或易水解的溶质。
研磨、雾化——将块状或颗粒状的物质磨成粉末状，或将液体雾化，增大接触面积，提高反应速率，使反应充分进行。
浸取——向固体中加入适量溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等
灼烧（煅烧）——使物质高温下分解，或改变晶体结构、使杂质高温氧化、分解等。
煮沸——促进水解，聚沉后利于过滤分离、除去溶解在溶液中的气体，如氧气

练习：某化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4•7H2O。已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。
固体②
含镍废
催化剂
碱液
酸液
碱浸
操作b
保温一段时间
操作a
酸浸
操作a

H2O2
调pH为2-3
操作c

溶液①
固体①
操作a

NiSO4•7H2O
晶体

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
9.2
回答下列问题：
(1)操作a、c中需使用的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为 　　　。
(2)“碱浸”过程中发生的离子方程式是 。
(3)“酸浸”时所加入的酸是 （填化学式）。酸浸后，经操作a分离出固体①后，溶液中可能含有的金属离子是 　　。
(4)操作b为调节溶液的pH，你认为pH的最佳调控范围是： 。
(5)“调pH为2～3”的目的是 。
(6)产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO4·7H2O），其原因可能是 　　

答案. ⑴ 漏斗、蒸发皿
⑵ 2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑、Al2O3+2OH—=2AlO2—+3H2O
⑶ H2SO4 Ni2+ 、Fe2+ ⑷ 3.2—9.2
⑸ 防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解
⑹ H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2＋未被完全氧化造成的

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