理思路巧分析突破工業(yè)流程題

1、理思路、巧分析 -突破工業(yè)流程題摘要:化學(xué)是一門實用性的科學(xué)?；瘜W(xué)高考試題的發(fā)展趨勢必然是重視與生產(chǎn)、生活的緊密聯(lián)系，其中與化工生產(chǎn)實際相聯(lián)系的“工業(yè)流程題”便成為安徽高考的主流題型，所占分值比重大。本文將從“工業(yè)流程題”的特點和作用入手談?wù)劷鉀Q此類題目的思路及方法技巧。關(guān)鍵詞：工業(yè)流程題 解題思路 必備知識一、工業(yè)流程題的特點化學(xué)工業(yè)流程題就是將化工生產(chǎn)中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)工業(yè)流程中涉及的化學(xué)知識進(jìn)行提問，工業(yè)生產(chǎn)流程的主要框架如下：原料I預(yù)處理II分離提純III核心反應(yīng)產(chǎn)品其特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）試題源于生產(chǎn)實際，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的特點，能培養(yǎng)學(xué)生“

2、學(xué)以致用”的學(xué)習(xí)觀；（2）試題內(nèi)容豐富，涉及高中化學(xué)知識范圍廣，能考查學(xué)生的知識掌握情況及解決實際問題的知識遷移能力；（3）試題閱讀量大、又輔助以框圖等非文字形式，能考查學(xué)生的加工材料、提取信息的能力。二、工業(yè)流程題的解題方法 1工藝流程題的解題思路工藝流程題實際上是考查考生運用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識來解決工業(yè)生產(chǎn)中實際問題的能力 。解此類題目的基本思路是：先粗讀，從題干中獲取有用信息，理清思路。先不必把每個環(huán)節(jié)的原理都搞清楚針對問題再精讀，分析細(xì)節(jié)，根據(jù)問題去研究某一步或某一種物質(zhì)要看清所問問題，不能答非所問，并注意語言表達(dá)的規(guī)范性。2工藝流程題的解題方法明確目的，提取有用信息。通過閱讀題頭

3、，了解流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問中的提示性信息，進(jìn)而明確生產(chǎn)目的制備什么物質(zhì)，找到制備物質(zhì)時所需的原料及所含雜質(zhì)，提取出所給的相關(guān)信息化學(xué)反應(yīng)方程式、物質(zhì)的穩(wěn)定性的溶解性等。分析流程，弄清各步作用對比分析流程圖中的第一種物質(zhì)（原料）與最后一種物質(zhì)（產(chǎn)品），找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，聯(lián)系問題有針對性地思考：原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程中依次進(jìn)行了什么反應(yīng)？每一步除目標(biāo)物質(zhì)外還產(chǎn)生了什么雜志或副產(chǎn)物？雜質(zhì)是否要除去，采用什么操作方法除去？看清問題，準(zhǔn)確規(guī)范作答這一步很關(guān)鍵，歷史的高考評卷分析都指出考生的簡述能力比較差，特別是化學(xué)用語的表述與實際要求存在很大偏差。所以答題時要看清問題，不能答非

4、所問，要注意語言表達(dá)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，如分清是要求回答實驗操作名稱還是具體操作步驟。3，解工業(yè)流程題必備知識（1）常用思考方法 反應(yīng)原理 提高原料利用率 快速反應(yīng) 提高產(chǎn)率 提高產(chǎn)品純度 綠色環(huán)保 工業(yè)成本低（2）控制反應(yīng)條件調(diào)節(jié)pH值的目的：控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀. 調(diào)節(jié)PH值除雜：（一般是除Fe2+、Fe3+）（1）除Fe2+要將其氧化成Fe3+，氧化劑可選擇H2O2、Cl2、HNO3、NaClO或氯水，到底選擇誰，要據(jù)具體的題景來選擇；（2）調(diào)PH值所加試劑：一般是含被提純物質(zhì)中的金屬陽離子對應(yīng)的a、金屬；b、金屬氧化物；c、金屬氫氧化物；d、金屬碳酸鹽（總之，這

5、些物質(zhì)要能與H+反應(yīng)，又難溶于水，這樣可即使過量而又不會引入新的雜質(zhì)離子），有時候也可能加NaOH或氨水來調(diào)PH值，要據(jù)題意具體分析（一般是加的Na+、NH4+不會在后續(xù)的程序中難以分離）（3）PH值的調(diào)節(jié)范圍：據(jù)題意告知的某離子完全沉淀或開始沉淀的PH值數(shù)據(jù)來選擇，不能隨意更改，應(yīng)該是題目中原始數(shù)據(jù)的組合。（3）物質(zhì)的分離和提純的方法結(jié)晶（重結(jié)晶）過濾 趁熱過濾 洗滌(水洗,冰水洗滌,醇洗) 蒸餾：液、液分離（主要儀器：蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管、尾接管）蒸發(fā)（實驗儀器：蒸發(fā)皿、鐵架臺、玻璃棒、坩堝鉗、酒精燈）萃取 分液（主要儀器：分液漏斗）升華 鹽析：加無機(jī)鹽使溶質(zhì)的溶解度降低而析出。灼燒：

6、高溫條件下固體物質(zhì)的燃燒。主要儀器：坩堝。煮沸：目的通常是是除去溶解在水中的氣體（通常為O2）;或是為了促進(jìn)水解，聚沉后便于過濾分離。4、核心反應(yīng)方程式的書寫方法（1）據(jù)箭頭找出反應(yīng)物、生成物或據(jù)題目提供的信息找出反應(yīng)物或部分生成物；（2）分析其化合價的變化，確定發(fā)生的反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)還是氧化還原反應(yīng)。（3）據(jù)配平的需要確定在反應(yīng)物或生成物中加水、加H+或OH-。a、水可在反應(yīng)物中或生成物中據(jù)需要隨意添加；b、可據(jù)電荷守恒確定在反應(yīng)物或生成物中加H+或OH-或H2O，H+、OH-不能隨意添加，必須據(jù)題意。如反應(yīng)在酸性環(huán)境下進(jìn)行，可在反應(yīng)物或生成物據(jù)需要加H+或H2O，但絕對不能加OH- ；如在

7、堿性環(huán)境下反應(yīng)，在反應(yīng)物或生成物中據(jù)需要加OH-或H2O，但絕對不能加H+。5、常見文字?jǐn)⑹鲆?guī)范套路(重要)如何進(jìn)行滴定終點的判斷？答： 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)液時，溶液顏色由××顏色變?yōu)?顏色， 且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色。 （注：只寫“變色”或“褪色”不得分）洗滌沉淀的方法：往漏斗中加入蒸餾水至沒過沉淀物,待水自然流下后，重復(fù)以上操作23次。檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法：取最后一次的洗滌液，滴加××試劑（可與雜質(zhì)的某些離子發(fā)生沉淀反應(yīng)） ，如果沒有沉淀生成，說明沉淀洗滌干凈；否則說明沉淀未洗滌干凈。 【注】這種情況因為離子濃度較低，應(yīng)該選用反應(yīng)靈敏的特征反應(yīng)。此

8、時一般不用焰色反應(yīng)實驗檢驗（離子濃度低、效果不好）。檢驗沉淀是否完全的方法：靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加××試劑，若沒有沉淀生成，說明沉淀完全；若出現(xiàn)沉淀則說明沉淀未完全。如何進(jìn)行萃取操作？答： 在分液漏斗中加溶液和萃取劑， 右手堵住漏斗上口塞， 左手握活塞， 倒轉(zhuǎn)用力振蕩， 放氣， 正立放鐵圈上靜置。如何進(jìn)行分液操作？ 答：讓分液漏斗下端緊靠燒杯內(nèi)壁，打開分液漏斗上口玻璃塞，打開活塞，讓下層液體從下面流出到分界面，再關(guān)閉活塞，上層液體由上口倒入另一燒杯。 如何進(jìn)行焰色反應(yīng)的操作？答: 先將鉑絲沾鹽酸在酒精燈火焰上灼燒， 反復(fù)幾次， 直到與酒精燈火焰顏色接近為止， 然后用鉑絲

9、沾取少量待測液，到酒精燈火焰上灼燒，觀察火焰顏色，如為黃色，則說明 溶液中含 Na元素 ；若透過藍(lán)色鈷玻璃呈紫色，則說明溶液中含 K 元素。過濾的方式有幾種？降溫結(jié)晶主要包括哪些步驟？ 答：過濾、趁熱過濾； 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。如何進(jìn)行結(jié)晶蒸發(fā)操作？答：將溶液轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中加熱，并用玻璃棒攪拌，待有大量晶體出現(xiàn)時停止加熱，利用 余熱蒸干剩余水分。三、舉例（一）無機(jī)廢物綜合利用題例題 1(2012 年江蘇)廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境。實驗室利用廢棄舊電池的銅帽(Zn、Cu總含量約為 99%)回收銅并制備 ZnO 的部分實驗過程如下：(1)銅帽溶解時加入

10、H2O2 的目的是_(用化學(xué)方程式表示) 銅帽溶解后需將溶液中過量 H2O2除去。除去H2O2的簡便方法是_。(2)為確定加入鋅灰(主要成分為 Zn、ZnO，雜質(zhì)為鐵及其氧化物)的量，實驗中需測定除去H2O2后溶液中Cu2的量。實驗操作為準(zhǔn)確量取一定體積的含有Cu2溶液于帶塞錐形瓶中，加適量水稀釋，調(diào)節(jié)pH34，加入過量KI，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點。上述過程中的離子方程式如下：2Cu24I=2CuI(白色)I2；I22S2O=2IS4O。滴定選用的指示劑為_，滴定終點觀察到的現(xiàn)象為_若滴定前溶液中 H2O2沒有除盡，所測定的Cu2的含量將會_(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。(3

11、) 已 知 pH11 時 Zn(OH)2 能 溶 于 NaOH 溶 液 生 成Zn(OH)42。下表列出了幾種離子生成 氫 氧 化 物 沉 淀時的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L1計算)。開始沉淀的pH 完全沉淀的pH Fe3 1.1 3.2 Fe2 5.8 8.8 Zn2 5.9 8.9 實驗中可選用的試劑：30% H2O2、1.0 mol·L1HNO3、1.0 mol·L1 NaOH。由除去銅的濾液制備 ZnO 的實驗步驟依次為 ：_；_；過濾；_；過濾、洗滌、干燥；900 煅燒。解析：該題的題首部分是以實驗室利用廢棄舊電池的銅帽回收銅并

12、制備 ZnO 制取和分析為背景材料。題干部分操作流程涉及元素化合物知識、氧化還原滴定、指示劑選擇、誤差分析、實驗步驟、pH 調(diào)節(jié)等多方面內(nèi)容。流程圖的第一步水洗處理是干擾項；第二步和第四步利用氧化還原反應(yīng)原理，用 H2O2、H2SO4溶解樣品和用鋅還原出銅是流程的核心步驟；第三步加入氫氧化鈉調(diào)節(jié) pH 的目的是除去溶解樣品時加入的過量硫酸，屬于除雜的一個環(huán)節(jié)；最后制備 ZnO 是副產(chǎn)品的綜合利用。題尾的問題(1)體現(xiàn)了對新知識的學(xué)習(xí)能力和舊知識的再現(xiàn)能力，反應(yīng)方程式的書寫；問題(2)體現(xiàn)了對滴定原理、溶度積原理、實驗基本操作、誤差分析、除雜的方法等知識的考查。方法點撥：1解答流程題首先要找出核

13、心反應(yīng)步驟，正確理解每一步操作的目的2仔細(xì)審題，根據(jù)題尾問題進(jìn)一步理解題干知識，以便準(zhǔn)確回答問題。3解答書寫反應(yīng)方程式的題目時注意配平和標(biāo)明反應(yīng)條件。4解答實驗操作和用化學(xué)原理分析題目時，應(yīng)按照一些基本答題模式規(guī)范答題，注意化學(xué)儀器、操作步驟中的錯別字。5解答計算問題時，注意計算結(jié)果應(yīng)帶單位和有效數(shù)值處理。（二）無機(jī)化工產(chǎn)品制備題例題 2(2012 年天津)信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。某“變廢為寶”學(xué)生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe 及少量Au、Pt 等金屬的混合物，并設(shè)計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線： 請回答下列問題：

14、(1)第步 Cu 與酸反應(yīng)的離子方程式為：_；得到濾渣 1 的主要成分為_。(2)第步加H2O2的作用是_，使用H2O2的優(yōu) 點 是 _ ； 調(diào) 溶 液 pH 的目的是使_生成沉淀。(3) 用第步所得 CuSO4·5H2O 制備無水 CuSO4 的方法是_。(4)探究小組用滴定法測定CuSO4·5H2O(Mr250)含量。取a g試樣配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干擾離子后，用c mol·L1EDTA(H2Y2)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反應(yīng)如下：Cu2H2Y2=CuY22H。寫出計算CuSO4·5H2O質(zhì)

15、量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式_。 下列操作會導(dǎo)致CuSO4·5H2O含量的測定結(jié)果偏高的是_。 a未干燥錐形瓶 b滴定終點時滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡 c未除盡可與EDTA反應(yīng)的干擾離子解析：(1)第步加稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe分別發(fā)生反應(yīng)生成Cu2、Al3、Fe2，所以濾渣1的成分是Pt和Au，濾液1中的離子是Cu2、Al3、Fe2。Cu和酸反應(yīng)的離子方程式為Cu4H2NO= Cu22NO22H2O。(2)第步加H2O2的作用是把Fe2氧化為Fe3，該氧化劑的優(yōu)點是不引入雜質(zhì)，產(chǎn)物對環(huán)境無污染。調(diào)節(jié)溶液pH的目的是使Fe3和Al3形成沉淀，所以濾液2的成分是Cu2，濾渣2的成分是氫氧化鐵和氫氧化鋁。(3)由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法應(yīng)是在坩堝中加熱脫水。(4)考查中和滴定的簡單計算和誤差的分析方法點撥：1在化工生產(chǎn)中水洗的目的一般是除去原料和產(chǎn)品中的可溶性雜質(zhì)。2用酸溶解樣品一般是溶解不易溶于水但可溶于酸的鹽、金屬氧化物和氫氧化物，生成可溶性鹽。3用堿溶解樣品一般是溶解不易溶于水但可溶于堿的非金屬氧化物、兩性氧化物和兩性氫氧化物等，生成可溶性鹽。4溶解樣品過