化学工艺流程题类型及其解题策略

化学工艺流程题类型及其解题策略

考情剖析化学工艺流程题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关实验等知识来解决工业生产中实际问题的能力，在近年来的高考题中所占的比重一直较大。主要以两类题型呈现，第一种题型：以制备某一物质为目的的工艺流程题，如2016全国卷Ⅰ第28题(制备NaClO2)，2016全国卷Ⅲ第26题(碳酸钙的制备和过氧化钙的制备)，2015年全国卷Ⅰ第27题(以铁硼矿为原料制备硼酸)，2014年新课标全国卷Ⅰ36题(以磷灰石制备单质磷)等。第二种题型：以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题，如2016年全国卷Ⅲ第28题(从废钒催化剂中回收V2O5)，2013年新课标全国卷Ⅰ第27题(回收某些金属材料)、2013年新课标全国卷Ⅱ第27题(提纯ZnO)等。

题型分类突破

题型一以制备某一物质为目的的工艺流程题

【解题策略】制备类工艺流程题在流程上一般分为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

(1)将原料粉碎的目的：增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高原料利用率。

(2)增大反应速率的措施：将原料粉碎；加入催化剂；适当增大反应物浓度；升温。

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。

2．分离提纯阶段的常见考点

(1)调pH除杂

①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化剂（H2O2）把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。

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，原理是Fe3＋的水解程度较大，加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3可使Fe3＋的水解平衡正向移动，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。

(2)加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动或防止某个金属阳离子水解生成胶体，便于过滤除去某种杂志。

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：侯氏制碱法中的NaHCO3；还有H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。

(3)降温：防止某物质在高温时气化(或分解)；为使化学平衡向着题目要求的方向移动。

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；乙醇洗涤的目的：洗去产品表面的杂志，减少产品的溶解损失，且乙醇易挥发，带走水分，利于干燥。

(2)蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在干燥的HCl 的气流中加热，以防其水解。

(3)蒸发浓缩、冷却结晶（适用于溶解度随温度升高而明显增大的物质提纯）：如除去K2Cr2O7溶液中的少量NaCl，先将混合溶液加热蒸发，趁热过滤（滤去蒸发时析出的少量NaCl），后再降温结晶，则析出的固体主要是K2Cr2O7，母液中是NaCl和少量K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3溶液中的少量NaCl。

(4)蒸发结晶、趁热过滤（适用于溶解度随温度升高变化不大的物质提纯）：如除去NaCl溶液中的

少量K2Cr2O7，先将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，后趁热过滤（滤去蒸发时析出的NaCl），母液中是K2Cr2O7和少量NaCl；同样原理可除去NaCl溶液中的少量KNO3。

全国卷Ⅰ]NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题：

(1)NaClO2中Cl的化合价为__________。

(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式：__________ 。

(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是__________。

(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________，该反应中氧化产物是____________。

(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为__________。(计算结果保留两位小数)

[2016·安徽安庆模拟]聚合氯化铝晶体是介于AlCl3和Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，其制备原料主要是铝加工行业的废渣——铝灰，它主要含Al2O3、Al，还有SiO2等杂质。聚合氯化铝生产的工艺流程如下：

(1)反应中副产品a是________(用化学式表示)。

(2)升高pH至4.0～5.0的目的是_________________________________________。

(3)生产过程中可循环使用的物质是________(用化学式表示)。

(4)为使得到的晶体较纯净，生产过程中使pH升高的C物质可选用________(填编号)。

a．NaOH b．Al c．氨水d．Al2O3e．NaAlO2

(5)聚合氯化铝晶体的化学式可表示为[Al2(OH)n Cl6－n·xH2O)]m，实验室测定n的值：

①称取a g晶体，制成粉末，加热至质量不再变化为止，称量为b g。此过程可能用到的下列仪器有________。

a．蒸发皿b．坩埚c．研钵d．试管

②另取a g晶体，进行如下操作：

用A试剂溶解→加足量AgNO3溶液→C操作→烘干→称量为c g。A试剂为________(填试剂名称)，C操作为________(填操作名称)。n＝________(用含b、c的代数式表示)。

题型二以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题

【解题策略】这类题其实就是混合物的除杂、分离、提纯。当遇到这一类题时，一定要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，主要物质和杂质的性质差别是什么？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，