高考新题型“工艺流程题”专题复习.doc

高考新题型“工艺流程题”的专题复习方法近年的理综化学卷，二卷中的传统题型“无机框图推断题”已经不再考了，取而代之的是与化学工业实际联系紧密的“化学工艺流程题”。 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。针对这种情况，我在复习这一专题时，要求学生在遇到此类问题时要克服畏惧心理，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、对于目的为“从混合物中分离、提纯某一物质”的题目，其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。当遇到这一类题时，要求学生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。这里特别提一提蒸发与结晶 。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。例1：碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠（纯度约98）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质，提纯工艺路线如下：工业碳酸钠溶解除杂滤渣滤液蒸发浓缩结晶过滤母液Na2CO3H2O趁热过滤试剂级Na2CO3检验加热脱水已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示：回答下列问题：273 293 313 333 353 373 6050403020100S/gNa2CO3H2O Na2CO37H2O Na2CO310H2O （1）滤渣的主要成分为 。（2）“趁热过滤”的原因是 。（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是 （写出1种）。（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是 。（5）已知：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g) H1= +532.36 kJmol-1 Na2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)+9H2O(g) H2= +473.63 kJmol-1写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式 。分析：从题目中可知，该题中的实验目的是从工业碳酸钠中提纯出碳酸钠，工业碳酸钠中含有的杂质有Mg2+，Fe3+，Ca2+，Cl和SO42等，所以该流程的目的就是把这些杂质除去并得到纯净的碳酸钠固体。流程图中加水是使可溶物质溶于水，少量的Ca2+与CO32生成沉淀CaCO3。加入过量的NaOH溶液，很显然是将Mg2+、Fe3+转化成Mg(OH)2、Fe（OH）3沉淀，再通过过滤的方法除去。但这一步骤对Cl和SO42是没什么影响的。所以流程图中出现了一个蒸发浓缩结晶和趁热过滤的操作，这肯定是为了使一个随温度升高溶解度变化不大或减小的物质析出来，通过读图可得出Na2CO3H2O符合这一条件，这样可以通过趁热过滤除去Cl、SO42和一些沉淀不完全的离子。由于Na2CO310H20的溶解度随温度的升高变化非常大，如果降温，一定会析出来而影响主要产物，所以要趁热过滤。答案：(1)滤渣的主要成分为Mg(OH)2、Fe（OH）3、CaCO3。 (2)使析出的晶体为Na2CO3H2O，防止因温度过低而析出Na2CO310H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长。(3)用已预热的布氏漏斗趁热抽滤。 (4)溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质；原因：“母液”中，含有的离子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，当多次循环后，使用离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。(5) Na2CO3H2O（s）= Na2CO3（s） + H2O（g） H= +58.73kJ/mol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、明确题目的目的是制什么物质，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：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）2、KMnO4、AgNO3、HNO3（浓）等物质。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。 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。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。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。操作KMnO4 K2CO3操作母液KMnO4粗晶体干燥KMnO4晶体石灰苛化KOH粉碎MnO2熔融KMnO4K2CO3MnO2KOHH2OK2MnO4CO2空气例2：工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。（1）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_（填代号）。a、84消毒液（NaClO溶液） b、双氧水 c、二氧化硫 d、75%酒精（2）高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_（填代号）。a、浓硝酸 b、硝酸银 c、氯水 d、烧碱（3）上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式）。（4）若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。（5）该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号） 。 a、石灰石 b、稀HCl c、稀H2SO4 d、纯碱（6）操作的名称是 ；操作根据KMnO4和K2CO3两物质在 （填性质）上的差异，采用 （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。解析：MnO2与KOH混合并在空气中共熔，便可制得墨绿色的锰酸钾熔体： 2MnO2 + 4KOH + O2 = 2K2MnO4 + 2H2O锰酸钾在酸性或中性的环境下，MnO42-会发生反应，生成MnO4-和MnO2 ：3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3；过滤除去不溶于水的MnO2，利用溶解度的不同，采取浓缩结晶的方法使KMnO4从溶液中析出而分离出来。答案：（1）ab （2）d （3）MnO2； KOH （4）23 （5）cd （6）过滤；溶解度，浓缩结晶。 工艺流程题由于它考察的知识点多，也非常灵活，对学生的审题能力、分析问题、解决问题、文字表达等方面的能力都要求非常高，所以学生得分往往不高，但只要复习时教会学生在平时在做这一类题目时善于归纳、总结，认真审题，善于从题目或问题中获取信息来帮助自己解题，同时要学生在平时的学习中要熟记一些基本的实验操作，如沉淀的洗涤、沉淀是否完全的检验方法、从溶液得到晶体的方法、常见离子的检验方法等，文字表达时一定要做到规范，相信可以突破这个难关。另外在复习这一内容时，也可将流程图进行分解复习，如：将分离提纯列为一个专题，温度、浓度的考察列为一个专题，如何读图、如何寻找题目中的信息为一个专题等等。只有弄清楚了各个步骤之后学生心里就有底了，再遇到这一类题也就不怕了。对于基础不好的学生，也可将流程图具体化，即将流程图中各步反应或操作之后得到了什么物质写出来，这样就可避免答非所问的情况出现。总之，抓住解这类题的一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。化工生产流程题解题策略高考化学中“化工生产流程题”始于“无机框图题”的变革与创新，是“化学是真实的”充分体现。化学工艺流程题.顾名思议，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即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，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括附产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。该题型考查的知识涉及元素化合物、实验、原理，侧重考查元素化合物的知识，因为在工业生产过程中，要涉及到很多除杂、检验等方法，其原理就是应用物质的不同物理性质和化学性质。要求：读懂化工生产流程的生产主线及核心，逐步熟悉化工生产中的一些常用名词，掌握做题技巧。必备知识：一、熟练掌握元素化合物的性质：1、工业生产流程主线与核心主线：原料核心化学反应所需产品。核心：物质的分离操作、除杂试剂的选择以及反应条件的控制等。2、熟悉工业流程常用名词：浸出：固体加入水或酸溶解得到离子。水洗：制备反应中，水洗通常是为了除去水溶性的杂质。水浸：指与水接触反应或溶解，特别是发生水解反应较容易忽略 ： 酸洗：通常指清洁金属表面的一种方法。一般指将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理。 浸取：又称固液萃取，用溶剂分离和提取固体混合物中的组分的过程。将固体混合物浸在选定的溶剂中，利用其组分在溶剂中的不同溶解度，使易溶的组分溶解为溶液，即可与固体残渣分离。3、明确结晶的几种方法（工业生产中，往往是从多种溶质或一种溶质的溶液中提取目标固体产物，需要用到结晶）（1）当溶液是单一溶质时最后所得晶体不带结晶水（如NaCl、K NO3）：蒸发（浓缩）结晶最后所得晶体带结晶水（如CuSO4.5H2O、）：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤。（2）当溶液中有两种或以上溶质时：趁热过滤滤渣（溶解度最小、受温度影响最小的溶质）蒸发浓缩（结晶）， 滤液（含溶液中所有成分，其中溶解度最小的溶质是饱和溶液），然后冷却结晶，过滤，得另一溶质（溶解度最大、受温度影响最大的溶质）4、控制反应条件的方法：控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀 如Fe3、Al3、Mg2的混合物提纯，通常采用调节溶液的pH除去杂质达到提纯目的。注意：调节溶液pH值目的在于使某些离子沉淀从而分离提纯，使得有效元素转移到滤液中，过程中要选择合适的试剂，不要引入新杂质。蒸发、反应时的气体氛围5、突破信息型化学方程式的书写-熟悉物质类别的性质，关注步骤之间物质的化合价的变化，关注环境的酸碱性，关注体系中有关平衡的问题，紧扣化学反应的守恒原理（质量守恒、电荷守恒等）。二、应对策略1、认真读题 首先将题目从头到尾粗读一遍，初步了解大意。2、仔细分析 理清下列关系： 原料与产品：从某种原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？有时需要逆推。 步骤与目的：加入某种试剂，采取这样的方法，其目的是什么？一般只考虑后面提问有关的步骤，其他不必清楚。 感觉与结果：有的步骤不能读懂，这时主要看这一步的结果，“跟着感觉走”、“顺藤摸瓜”，用已学过的知识来“圆”这个结果，“难得糊涂”。 信息与迁移：所给信息一定有用，而且一定用到，有时还需分解、重组、迁移到本题中来。3、大胆回答 大多数提问用所学知识便可直接回答，但个别地方往往有悖所学知识，这时就要考虑环保、产量、成本等等，大胆回答。4、细心检查三、典例剖析以钛铁矿（主要成分是FeTiO3 ，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸反应的化学方程式为：FeTiO3 + 2 H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2 H2O 试回答下列问题：（1）钛铁矿和浓硫酸反应属于 （选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）。（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化，物质A是 ；上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是 。（3）反应TiCl4 + 2 Mg = 2 MgCl2 + Ti 在Ar气氛中进行的理由是： 。（4）如果取钛铁矿A吨，生产出钛B吨，（不考虑损耗），计算钛铁矿中钛的含量（用A、B字母表示） 。解析：A、由框图可知：原料是钛铁矿，主要产品是钛，副产品为绿矾和硫酸，其中硫酸加工后可循环使用，还有铁可回收利用。B、由信息可知：框图的第一步反应为：FeTiO3 + 2 H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2 H2O ，分析各元素的化合价，该反应为非氧化还原反应。C、框图的第二步中加入水和物质A ，A是什么？后面第（2）问已给出暗示：“加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化”，那么A无疑是Fe 。D、因为Ti比较活泼，在高温下极易被空气中的氧气氧化，所以为了防止钛被氧化，最后一步反应应在Ar气氛中进行。E、第（4）问非常简单，好多同学不敢相信自己，这就是命题者的高明之处，目的是考查学生的心理素质，就看你能不能大胆回答。答案：（1）非氧化还原反应 （2）铁 绿矾、硫酸、铁 （3）防止钛被氧化 （4）100% 浅析高考化学无机工业流程题安师大附中 黄燕高中化学课程改革的一个显著特点是,非常重视教材内容与工农业生产和日常生活的紧密联系。因此,反映化工生产技术的工业流程题,便成为新课改后的高中化学练习题的新增点和主流题型之一,所占的分数值大,且难度为中度偏上。下面重点谈谈无机工艺流程题的结构、分类并举例加以解析。 1、 无机工业流程题的结构 工业流程题的题头一般简单介绍该工业生产的原材料和工业生产的目的(包括附产品),题干部分主要用框图形式表示从原料到产品的主要生产工业流程,题尾则是根据生产过程中涉及到的化学知识设计成系列问题,构成一道完整的化学试题。 2、 无机工业流程题的特点1.情境创设真实 通过创设真实情境,充分体现了新课程所倡导的“让学生用已有的知识解决真实情景中的化学问题”的理念;同时,利用工业副产品为原料,体现了绿色化学的理念。与纯粹的物质转变关系相比,无机化工题无疑更加具有化学味,更能体现新课程的要求。 2.框图信息新颖 从反应原料到目标产品用框图和箭头联系在一起,以化工生产为背景,减少了“题海战术”猜题的偶然性,使绝大多数考生站在同一起跑线上,增加了考试的公平性。框图中的物质都是已知的,而且连物质的状态都标明了,使学生少走弯路,很容易进入题目所创设的情境,能够较好地反映出学生所具有的化学科学素养。 3.问题设计广泛 紧扣工业生产实际,所设计的问题几乎可遍布化学模块的各个领域,主要涉及常见的无机物及其应用、化学基本理论、化学实验、物质结构和流程设计评价等,设问上有选择、填空、简答,极具挑战性和创新性,提升了对学生的能力要求。 3、 无机工业流程题的分类 从主要化工工艺来分可以分为基础化工工艺题和精细化工工艺题;以生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(如海水纯化工艺流程题)、原材料化学转化工艺流程题、电解工艺流程题、有机合成题和资源能源综合利用工艺生产流程题等;按资源的不同,可将工艺流程题分为利用空气资源生产的工艺流程题(如合成氨工艺流程题)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水制盐、氯碱工业、海水提溴碘、海水提镁等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(工业制硫酸、冶铁炼钢等)、利用化石燃料生产的工艺流程题(如有机合成工艺题)等。 4、 无机工业流程题的解题策略 1.快速浏览，明确实验目的，拿到基本分值 首先要仔细审读提炼出有效信息，分清每一个环节(包括反应和操作)的目的和结果，这样才能判断出最终所要达到的目的。（1）关注箭头号 图1箭头表示的是反应物同时加入,图2表示反应物分步加入,图3表示循环反应。 注意框内所指 弄清每个方框内的物质成分或操作名称，向方框内加入某种试剂后在一定操作指引下在隐含的仪器或设备中，会发生哪些反应?生成物是什么? （3）提练信息 从题中所给陌生的文字材料中提炼出物质的性质、用途等信息。有些信息可能在问题中根本没涉及，有些信息则可借以结合问题帮助理解或者直接答题。对不懂的信息或问题要大胆跳过。 2.对点思维，领会要点 工业生产流程的设计和实验室方案设计原理相似，只是对经济性、环保性等许多细节方面有着更高的要求，解题时应在实验原理的基础上结合实际因素，充分读懂工业生产流程每一步的意义。 （1）读懂化工生产流程主线的含义 原料一核心化学反应一所需产品，必须要掌握物质间的反应、产物分离提纯、除杂试剂的选择以及反应条件的控制等。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：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?这些物质又是怎样分离、提纯和循环利用的?如何体现“绿色化学”的思想。 （2）注重与实际相联系 工业生产中流程比较复杂，一般的选择原则是：工艺简单、生产效率高、污染小、能耗低。有的同学不太明确这些。导致回答不完整甚至完全错误。因此在备考复习时，要注意联系生产实际中的各类反应原理，多选择与生活生产实际相联系(如海水中提溴、海带中提碘、金属的冶炼、物质成分的测定等)涉及面广的习题，以提升学生分析问题、解决问题的能力。培养他们灵活应用知识的能力 3.规范答题 在答题过程中应当严格按照题目要求规范答题，落笔之前，应看清要求，书写注意规范严谨：填“化学方程式”还是“离子方程式”填“名称”、“符号”还是“代号”、“序号”等填“大于”还是“”；“增大”还是“变大”等填“化学式”、“分子式”、“结构式”、“结构简式”、“最简式”还是“电子式”等书写化学方程式时要注意配平、注明反应条件以及“”、“”、“”、“”、“”等书写热化学方程式时要注意：(1) 物质状态(2) “+”“-”号(3) “kJ/mol”(4) 系数与热量值的对应所填数值的单位、所填计算式中的数值的单位一些容易写错的化学名词或术语中的字：“羟、羧、醛、羰”、“脂”和“酯”、“氨”和“铵”、“溶”和“熔”、“溢”和“逸”、“汽化、水浴、萃取、坩埚、蒸发、分馏、过滤、戊、苯、蓝、褪、褐” 等。4. 必备知识 （1）熟练掌握元素化合物的性质 首先抓住物质类别的通性和具体物质的特性，其次分析物质所含元素化合价的可变性(即物质的氧化性和还原性)，判断哪些物质之间能发生反应，生成物是什么。 （2）控制反应条件的方法 蒸发、反应时的气体氛围；控制溶液的酸碱度使某些金属离子形成氢氧化物沉淀(大部分利用水解原理)。如Fe3+、Al、Mg2+的混合物分离，通常采用调节溶液的pH除去杂质达到提纯目的。在这过程中要选择合适的试剂，不要引入新杂质。 （3）明确结晶的几种方法 工业生产中，往往是从多种溶质或一种溶质的溶液中提取目标固体产物。需要用到结晶工艺。当溶液是单一溶质时：最后所得晶体不带结晶水(如NaCl、KN03)；蒸发浓缩(至有晶膜出现)、冷却结晶、过滤，最后所得晶体带结晶水(女HCuS045H20、摩尔盐)。当溶液中有两种或以上溶质时，经浓缩蒸发。其中溶解度最小、受温度影响最大的溶质，被趁热过滤成滤渣。而滤液中溶解度最小的溶质是饱和溶液。然后冷却结晶，过滤，得另一溶质(溶解度最大、受温度影响最大的溶质)。 （4）熟悉化工生产中的一些基本实验操作浸出：固体加入水或酸溶解得到离子。 浸出率：加酸使矿石溶解后。离子在溶液中的含量多少。 酸浸：是指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去水浸：与水接触反应或溶解，也可能离子发生了水解反应。 水洗：通常是为了除去水溶性的杂质。 酸洗：通常指清洁金属表面的一种方法。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理步骤。即将制件浸入硫酸等酸的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。热滤：化学实验固液分离的一种操作。与“趁热过滤”有一定的区别。趁热过滤指将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤；热过滤指使用区别于常规过滤的仪器、保持固液混合物温度在一定范围内的过滤过程。 抽滤：利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低,达到固液分离的目的 5. （5）了解化工生产中渗透绿色化学的观点 节省资源，提高原料转化率。例如。在合成氨工业、硝酸工业、接触法制硫酸、联合制碱法等工艺流程中采取的循环操作，体现了绿色化学中资源最大利用率的基本原理。 介绍尾气回收方法和处理装置以防止或减少环境污染。例如，氨氧化法制硝酸、接触法制硫酸、炼钢、炼铁等均介绍了尾气处理或吸收的装置。 设计新的化学反应途径及条件，降低对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。例如教材中介绍了元氰电镀，使用非汞催化剂等由乙炔制乙醛。 （6）熟悉化工生产中的一些常用工艺流程 高中教材中涉及到的化学工业：候氏制碱法；氯碱工业；硅酸盐工业；工业制硫酸；合成氨工业；工业制硝酸；金属Na、Mg、Al、Fe、cu等的冶炼；海水中提取物质；5、 无机工业流程题的解题方法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。 例1 (广州2008 年高考一模23题)聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝Al2(OH)nCl6-n。该实验采用铝盐溶液水解絮凝法制碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为:Al2O3(25 %34 %)、SiO2(40 %50 %)、 Fe2O3(0.5 %3.0 %)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下: 根据流程图回答下列问题: (1)“燃烧”的目的是_。 (2)配制质量分数15 %的盐酸需要200 mL 30 %的浓盐酸(密度约为1.15 g/cm3)和_g蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、_。 (3)“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_。 (4)加少量铝粉的主要作用是_。 (5)“调节溶液pH在4.24.5”的过程中,除添加必要时试剂,还需借助的实验用品是_;“蒸发浓缩”需保持温度在90100 ,控制温度的实验方法是_。 解析:对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料高岭土中的杂质,二是将Al2O3难溶于酸,必须经过煅烧以改变其结构。该题经这样分析,题设的所有问题的答案便在分析之中。 点评首尾分析法是一种解读工艺流程题的常见方法,该法特点:简单、直观,容易抓住解题的关键,用起来方便有效。使用这一方法解题,关键在于认真对比分析原材料与产品的组成,从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺的生产措施。当把生产的主线弄清楚了,围绕这条主线所设计的系列问题,也就可解答了。 2.截段分析法 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,用截段分析法更容易找到解题的切入点。 例2 (广东2007 年高考第21题)以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠,工艺流程如下: 氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如图1所示。回答下列问题:(1)欲制备10.7 g NH4Cl,理论上需NaCl_g。 (2)实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有_、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。 (3)“冷却结晶”过程中,析出NH4Cl晶体的合适温度为_。 (4)不用其他试剂,检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是_。 (5)若NH4Cl产品中含有硫酸钠杂质,进一步提纯产品的方法是_。 解析:该生产流程的特点:用同样原材料既生产主要产品氯化铵,同时又要生产副产品硫酸钠。因此,为了弄清整个生产流程工艺,只能分段分析,即先分析流程线路中如何将原料转化为硫酸钠的,然后再分析如何从生产硫酸钠的母液中生产氯化铵。如此,将题供的流程路线截成两段分析,这样,便可以降低解题的难度。 结合溶解度曲线和流程示意图分析,生产硫酸钠用的是热结晶法,而生产氯化铵必须用冷结晶法,因为温度降到35 以下,结晶得到的产品为Na2SO410H2O简评用截断分析法解工业流程题是一种主流解题方法。因为当前化工生产,为了降低成本,减少污染,增加效益,都设计成综合利用原材料,生产多种产品的工艺生产线。用截断分析法解工业流程题关键在于看清主副产品是如何分开的,以此确定如何截段,截几段更合理。一般截段以生产的产品为准点。但也不一定,必须对情况作具体分析。学生必须好好总结一下物质的分离、提纯的各种方法及其所依托的化学原理。3.交叉分析法 有些化工生产选用多组原材料,率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。为了便于分析以这种生产方式设计的工业流程题,掌握生产流程的原理,最简单的方法,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画分成几条生产流水线,然后上下交叉分析。 例3 某一化工厂的生产流程如下(图2) (1)L、M的名称分别是_、_。 (2)GH过程中为什么通入过量空气:_。 (3)用电子式表示J:_。 (4)写出饱和食盐水、E、F生成J和K(此条件下K为沉淀)的化学方程式:_,要实现该反应,你认为应该如何操作:_。 解析:根据流程示意图,若用空气、焦炭和水为原材料,最终生产L和J、M产品,首先,必须生产中间产物E。这样,主要生产流水线至少有两条(液态空气EL;焦炭EFJM)。为了弄清该化工生产的工艺,须将这两条生产流水线,进行交叉综合分析,最终解答题设的有关问题。 简评从本题构成交叉分析的题形,从提供的工业流程看至少有三个因素(多组原材料;有中间产品;多种产品)和两条或多条生产流水线的生产工艺。利用交叉分析法解工业流程题的关键,在于找准中间产品(因为有时会出现多种中间产品)和生产流程中的几条分线,在分析过程中,需抓住中间物质的关联作用,结合已学化学物质的制取方法逐一破解。 4.“瞻前顾后”分析法 有些化工生产,为了充分利用原料,变废为宝,设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外,还要考虑将生产过程的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这类题型,可用“瞻前顾后”分析法。瞻前顾后,指分析流程时,不仅要考虑原料转化的产品(瞻前),同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(顾后)。 例4 (上海2001 年高考第21题)利用天然气合成氨的工艺流程示意如下: 依据上述流程,完成下列填空: (1)天然气脱流时的化学方程式是_。 (2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9 n mol,产生H2_mol(用含n的代数式表示)。 (3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是_ A. 相似相容原理B. 勒沙特列原理 C. 酸碱中和原理 (4)分析流程示意图回答,该合成氨工艺主要原料是_辅助原料有_。 (5)请写出由CH4为基本原料经四次转化得到N2、H2的方程式_。 (6)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3 循环, 二是K2