化学工艺流程题的解题策略

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析法。 就是将提供的工业流程示意图结合常见化合物的制取原 理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。
－ －
1
×n(LiF)＝w g， n(LiPF6)＋n(LiF)＝n mol， 解得 n(LiPF6)
＝(w－26n)/126 mol。
[ 答案 ] 2H2O
(1)反应物
溶剂
SiO2 ＋ 4HF===SiF4↑＋
NaHCO3
(2)PF5＋4H2O===H3PO4＋5HF (3)过滤 冷凝
(4)(w－26n)/126
－
[答案] 极 (2)CO (3)过滤
－
(1)排出系统中的氧气， 防止氧化初级石墨电
SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O
－ AlO2 、Cl－和 OH－
(4)AlO 2 ＋ CH3COOC2H5 ＋ 2H2O===Al(OH)3↓ ＋ CH3COO－＋C2H5OH (5)见解析 7.8
根据信息“SiCl4 的沸点为 57.6 ℃，金属氯化物的沸 点均高于 150 ℃”和“含水玻璃的混合溶液”， 气体Ⅱ的 温度为 80 ℃， 所以气体Ⅱ为 SiCl4 气体。 根据已知的反应 物和生成物， 结合原子个数守恒可写出得到水玻璃的化学 方程式为 SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。 (3) 固体Ⅲ中含有的是氯化铁、氯化铝和氯化镁，加入过量的 氢氧化钠溶液后，会生成氢氧化铁和氢氧化镁沉淀，所以 需要过滤才能得到溶液Ⅳ， 而得到的溶液Ⅳ中含有的阴离
(2)该流程需在无水条件下进行 ，第③步反应中 PF5 极易水解，其产物为两种酸，写出 PF5 水解的化学方程式 ______________________________________________。 (3)第④步分离采用的方法是 ________；第⑤步分离 尾气中的 HF、HCl 采用的方法是________。 (4)LiPF6 产品中通常混有少量 LiF。取样品 w g，测 得 Li 的物质的量为 n mol， 则该样品中 LiPF6 的物质的量 为________mol(用含 w、n 的代数式表示)。
【规范答题】 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 4 的溶液中加 BaCl2
溶液，将沉淀静置，取上层清液，再加 BaCl2 溶液，若无 白色沉淀生成，说明沉淀完全。
2．分离提纯阶段的常见考点 (1)调 pH 值除杂 ①调节溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化 物沉淀。 例如： 已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的 pH 如 下表所示
物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2
开始沉淀 2.7 7.6 8.3
沉淀完全 3.7 9.6 9.8
若要除去 Mn2＋溶液中含有的 Fe2＋，应该怎样做？ 提示：先用氧化剂把 Fe2＋氧化为 Fe3＋，再调溶液的 pH 到 3.7。 ②调节 pH 所需的物质一般应满足两点： 能与 H 反应，使溶液 pH 值增大；不引入新杂质。 例如：若要除去 Cu2 ＋溶液中混有的 Fe3 ＋ ，可加入 CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 等物质来调节溶液的 pH 值。
[解析]
(1)由流程可知，第①步反应中无水 HF 除作
为反应物外，还起到溶剂的作用。玻璃中含有 SiO2，可 与 HF 发 生 反 应 而 被 腐 蚀 ， 化 学 方 程 式 为 SiO2 ＋ 4HF===SiF4↑＋2H2O。HF 具有酸性，沾到皮肤上，可 选用碱性较弱的 NaHCO3 溶液进行冲洗。 (2)PF5 中 P 元素显＋5 价，F 元素显－1 价，迁移应 用 盐 类 水 解 反 应 知 识 推 出 PF5 发 生 水 解 反 应 应 生 成 H3PO4 和 HF ，化学方程式为 PF5 ＋ 4H2O===H3PO4 ＋ 5HF。
(3)第④步分离得到滤液和 LiPF6 固体， 显然该步操作 为过滤。HCl、HF 的沸点分别为－85.0 ℃和 19.5 ℃，第 ⑤步分离尾气中的 HCl 和 HF，可采用冷凝的方法，使 HF 液化，再予以分离。 (4)由题意可知， 152 g· mol 1×n(LiPF6)＋26 g· mol
(3)步骤①为：搅拌、 ________，所得溶液Ⅳ中的阴 离子有________。 (4) 由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为 ___________________________________________， 100 kg 初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为______kg。 (5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐 ，完成 防腐示意图，并作相应标注。
二、化工流程中的常见考点 化工流程题目在流程上一般分为 3 个过程： 原料处理 → 分离提纯 → 获得产品 1．原料处理阶段的常见考点与常见名词 (1)加快反应速率
(2)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等 水浸：与水接触反应或溶解 浸出：固体加水(酸)溶解得到离子 浸出率：固体溶解后 ，离子在溶液中含量的多少 (更 多转化) 酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液， 不溶物通过过滤除去的溶解过程 (3)灼烧 、 焙烧 、煅烧：改变结构， 使一些物质能溶 解，并使一些杂质高温下氧化、分解 (4)控制反应条件的方法
[解析]
(1)若装置中混有空气，在 1 500 ℃时初级石
墨与 O2 反应，故通入 Cl2 前，先通一段时间 N2，排出装 置内的空气， 防止初级石墨电极被 O2 氧化。 (2)由信息“石 墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物”， 问的是“气体 Ⅰ中的碳氧化物主要是什么”， 当石墨中的氧化物转化为 氯化物时， 氧元素可能与碳元素结合， 而此时碳的量较多， 所以气体Ⅰ中的碳氧化物主要为一氧化碳；
1．溴化钙可用作阻燃剂、制冷剂，具有易溶于水， 易吸潮等性质。实验室用工业大理石(含有少量 Al 、Fe
＋
3＋
3
等杂质)制备溴化钙的主要流程如下：
完成下列填空： (1)上述使用的氢溴酸的质量分数为 26%，若用 47% 的氢溴酸配制 26%的氢溴酸 500 mL，所需的玻璃仪器有 玻璃棒、________________________________。 (2)已知步骤Ⅲ的滤液中不含 NH4 。步骤Ⅱ加入的试 剂 a 是 _______________，控制溶液的 pH 约为 8.0 的目 的是____________________________________。
三、教材中出现的常见化学流程图 通入足量NH3 通入过量CO2 1 ． 饱 和 NaCl 溶 液 ――→ ――→ 过滤 △ ――→ NaHCO3 晶体――→Na2CO3(侯氏制碱)
灼烧 H2 O Cl2或 CCl4 － 5．海植物――→灰渣――→含 I 的溶液――→――→ 过滤 H2O2 分液 蒸馏 I2 的 CCl4 溶液――→I2
石墨在材料领域有重要应用 ，某初级石墨中 含 SiO2(7.8%)、 Al2O3(5.1%)、 Fe2O3(3.1%)和 MgO(0.5%) 等杂质， 设计的提纯与综合利用工艺如下：
Baidu Nhomakorabea
(注：SiCl4 的沸点为 57.6 ℃，金属氯化物的沸点均高 于 150 ℃) (1)向反应器中通入 Cl2 前，需通一段时间 N2，主要 目的是_________________________________。 (2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的 氯化物，气体Ⅰ中的碳氧化物主要为________，由气体Ⅱ 中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为 ______________________________________________。
＋
(2)试剂除杂：如： Cu2+可用氢硫酸除去。 (3)加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动 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： 侯氏制碱中的 NaHCO3； 还有如 H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓) 等物质。 (4)降温：防止某物质在高温时会融化 (或分解 )、为使 化学平衡向着题目要求的方向移动 (5)萃取
－ － 子为 AlO－ 、 Cl 和过量的 OH 。 2
(4)沉淀Ⅴ应该是氢氧化铝，反应物包括偏铝酸根离子和乙 酸乙酯， 根据乙酸乙酯可水解的性质， 进一步判断生成物中除氢
－ 氧 化 铝 外 ， 还 应 该 有 CH3COO － 和 C2H5OH 。 即 ： AlO 2 ＋
CH3COOC2H5 ＋ 2H2O===Al(OH)3↓ ＋ CH3COO ＋ C2H5OH ； 100 kg 初级石墨中含有 5.1 kg 氧化铝，其物质的量为 50 mol， 根据铝原子个数守恒可知，能生成 100 mol 氢氧化铝，其质量为 7.8 kg。(5)要用 C 通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理， 所以装置图如图所示。
化学工艺流程题的 解题思路
一、试题结构与特点 1．试题结构：工艺流程题的结构分题引、题干和题 设三部分。 题引一般是简单介绍该工艺生产的原材料和生 产的目的、产品(包括副产品)有时还提供相关表格、图像 等参考数据或信息； 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； 题设主要是根据生产过 程中涉及的化学知识设制成一系列问题， 构成一道完整的 化学试题。
3．获得产品阶段的常见考点 (1)洗涤(冰水、热水)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。 (2)蒸发、 反应时的气体氛围抑制水解： 如从溶液中析出 FeCl3、AlCl3、MgCl2 等溶质时，应在 HCl 的气流中加热， 以抑制其水解。 (3)蒸发浓缩、 冷却结晶：如除去 KNO3 中的少量 NaCl。 (4)蒸发结晶、 趁热过滤： 如除去 NaCl 中的少量 KNO3。 (5)重结晶
四、真题导航 LiPF6 是锂离子电池中广泛应用的电解质 。 某工厂用 LiF、PCl5 为原料，低温反应制备 LiPF6，其流 程如下：
已知： HCl 的沸点是－85.0 ℃， HF 的沸点是 19.5 ℃。 (1) 第 ① 步 反 应 中 无 水 HF 的 作 用 是 ________ 、 ________ 。 反 应 设 备 不 能 用 玻 璃 材 质 的 原 因 是 _____________________________(用化学方程式表示)。 无水 HF 有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果 不小心将 HF 沾到皮肤上，可立即用 2%的________溶液 冲洗。
(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 XX 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”还是“>”，“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“―→”。
2．试题特点：一是试题源于生产实际，以解决化学 实际问题作思路进行设问，使问题情境真实，能培养学生 理论联系实际、学以致用的学习观；二是试题内容丰富， 涉及化学基础知识的方方面面， 能考查学生对化学双基知 识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产中有关问题 的迁移推理能力；三是试题新颖，一般较长，阅读量大， 能考查学生的阅读能力和资料的收集处理能力。
【审题技巧】 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。