高考化学工业流程_高考化学工业流程长视频解讲

摘 要：工业流程图题的题目都取材于真实的化工生产和科学研究，以生产流程为载体，考查与之相关的化学基础知识和基本技能，考查考生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。对这种题目学生往往有畏惧心理，不少学生反映题目看不懂，这就要求我们教师要加强对这方面试题尤其是对高考真题的研究，来帮助学生解决这一难题。

关键词：工业流程图;例析;解读

中图分类号：G427 文献标识码：A

文章编号：1992-7711（2012）16-073-2

解工业流程题的起点是和解其它题目一样,首先要读懂题目,题目千难万难，难在读题的能力上。会读题目了、读懂题目了、答案也就差不多出来了！仔细读题、审清题意、明确范围、注意题给的限制条件，这样就为解题打下了伏笔。读题，包括阅读图前、图中、图后的信息，更不要忘了求解要求，因为明白求解要求：一可防止所答非所问，二也能从求解要求中获得重要启示，这一点不能忽视。所以说，审题必须做到一审题目的内容范围、二审题目的要求指向、三审题目的附加要求。具体到工业流程图题就是“会识别流程图”，明确工艺流程的目的，弄清它要干什么，是怎么干的；关注箭头方向：箭头进入的是投料（反应物），箭头出去的是生成物（包括主产物和副产物），返回的箭头一般是被“循环利用”的物质；掌握流程题的规律，即主线主产品，支线副产品，回头为循环。

解流程题的关键是“提练有用信息”，有些信息在流程图中，有些信息还要结合题目中的问题才能理解，对不懂的信息或问题要大胆跳过去，说不定是跟解题无关的干扰信息。但教师在平时讲评这类试题时不可取，这是一种投机取巧，不利于提高学生解这类流程题的能力。

解流程题要解决的问题是先要搞清专家是怎么思考的，实际上往往也是命题人的想法。华彤文等编的《普通化学原理》15.6无机物的制备一节中写到：“化学制备对于任何化学工作者、任何时代而言都是一项挑战，任何一项重大成功的制备方案都是人类经过艰苦探索获得的智慧结晶。当我们着手设计一个制备实验的时候，不仅要考虑该反应是否能够发生（热力学判据），还要考虑反应的速率以及反应条件是否容易实现（动力学判据）。除此之外，还要考虑制备成本、原料价格和环境保护等因素，甚至还要考虑原料的储运和制备过程的安全性等实际问题。”

然后，按照专家的思路，再结合题目重点考虑以下问题：（1）解决将原料转化为产品的生产原理。（2）控制反应条件，如温度、pH等。（3）除去所有杂质并提纯产品。（4）提高产量与产率。（5）减少污染,考虑“绿色化学”生产。（6）原料的来源既要考虑丰富,还要考虑成本问题,经济适用。（7）工艺简单可行。

下面以江苏近几年高考真题为例,来谈谈如何解读工业流程图题。

例1 （09年江苏卷第16题,同时也是江苏《考试说明》的12、11年典型题示例第16题、同10年典型题示例第17题,能同时被几年选做典型题示例,说明《考试说明》的编写组成员非常看好此题，很值得研究。）原题是:

以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：

FeSO4

溶液反应ⅠNH4HCO3溶液CO2(g)过滤反应Ⅱ稀H2SO4CO2(g)反应ⅢKCl过滤K2SO4(s)NH4Cl溶液反应Ⅳ(NH4)2S2O8溶液N2(g)FeCO2(s)空气中煅烧Fe2O3(s)

（1）反应Ⅰ前需在FeSO4溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的Fe3＋

A．锌粉 B．铁屑 C．KI溶液 D．H2

（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是 。

（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是 。

（4）反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为 。

解读 该题的疑似出处是：刘晓红等.2000年9月.由硫酸亚铁制取硫酸钾和氧化铁红.化学反应与工艺,16（5）295～300

从流程图中可看出反应Ⅰ的化学反应物为FeSO4和NH4HCO3，明显产物是FeCO3和CO2，隐形产物应该是（NH4)2SO4，为什么不是NH4HSO4呢？一是真实的工业生产中为了提高原料（这里是FeSO4）的利用率，就要求NH4HCO3过量，而NH4HSO4可以和NH4HCO3继续反应。二是如果生成NH4HSO4，方程式无法配平，所以根据流程图可写出反应Ⅰ的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4)2SO4+H2O+CO2↑

这样反应的滤液应该是生成的（NH4)2SO4和过量的NH4HCO3，所以反应Ⅱ的化学方程式为

2NH4HCO3+H2SO4=（NH4)2SO4+2H2O+2CO2↑

因此反应Ⅱ所得溶液应为反应Ⅰ、Ⅱ生成的（NH4)2SO4和过量的H2SO4。按流程图将此混合溶液一为二。一份用作反应Ⅲ，一份用作反应Ⅳ。在反应Ⅲ中按照流程图提示应有下列反应：2KCl+（NH4)2SO4=K2SO4↓+2NH4Cl

按中学知识上述这一复分解反应是不能发生的。但这是实际的工业生产，既然工业上都这么用了，说明这个反应是确实发生的，从流程图中确实看出是生成了K2SO4沉淀和NH4Cl溶液。这里面就有一个理念：即“实践是检验真理的唯一标准”、“实验是化学的最高法庭”，化学本身的学科背景是，在做实际的科学研究时，先有实验事实，再总结经验规律（只是总结，不是绝对真理）形成理论，再用规律指导新的实验，当实验事实和原有理论发生矛盾时，一定是事实是第一位的。也就是实证化——化学结论来自化学实验（化工生产）的思想。也有的学者称为“实验验证思想”。有了这样的理念，我们不妨先按这一反应是发生的。再向下阅读，不难从后面的第（3）问中得到答案。联系前后文得到是由于加入了一定量的醇类溶剂，从而降低了K2SO4的溶解度，使得反应能够向正反应方向进行。实际上如考生能将知识进行迁移，不难想起选修3课本中的实验2-2（07年人教版P42）：向硫酸铜溶液中加入氨水至沉淀消失后再加入极性较小的乙醇溶剂，有蓝色晶体析出（实为一水合硫酸四氨合铜，不能用加热浓缩的方法的原因是：加热时逸出氨气，将析出固态碱式碳酸铜）。与该实验很类似，本题就可顺利解答。学生可能又问醇类能降低哪些物质的溶解度？在这一反应中降不降低KCl、（NH4)2SO4和NH4Cl的溶解度？这一问题虽然值得研究，但说不清楚并不影响对本题的解答。如有需要可查阅：张兴法等.氯化钾和硫酸铵复分解制备硫酸钾相图分析［J］.合肥工业大学学报（自然科学版）,第27卷第10期1184～1186.

你好，很高兴为你解答：

一、除杂、分离、提纯类工艺流程题

本质就是对混合物的除杂、分离、提纯。

①首先，找出要得到的主要物质是什么，混有哪些杂质；

②然后，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；

③最后，思考要用什么样的方法才能将杂质除去。

这样才能每一步所加试剂或操作的目的。

二、物质制备类工艺流程题

①先是确定要制备什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质（具有某些特殊性质的产物，要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质，比如：产品受热易分解，可能要低温烘干、减压烘干、减压蒸发等）；

②分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：反应物是什么？反应方程式是什么？该反应造成了什么后果？对制造产品有什么作用？

③从问题中获取信息，帮助解题。标准化问题要标准化回答。

题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。产物如果具有某些特殊性质，则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。如：

⑴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。

⑵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。

⑶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。

⑷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。

⑸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。

熟悉工业流程常见的操作与名词

工业流程题目在流程上一般分为3个过程：

(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词

①加快反应速率（途径：升高温度、搅拌、粉碎）

②溶解：

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值除杂

a．控制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

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。

b．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。

②试剂除杂 ：加入某种试剂，使杂质离子变为沉淀除去

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：侯德榜制碱中的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溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动

⑤萃取

(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，以防其水解。

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

(4)其他常见考点

①化学方程式 ②实验仪器 ③计算 ④信息

化学工艺流程题常考问题

1、“浸出”步骤中，为提高××的浸出率，可采取的措施有：

答：适当提高反应温度、增加浸出时间，加入过量××，边加边搅拌

2、如何提高吸收液和反应速率：

答：适当提高温度、增大吸收液的浓度、增大××与吸收液的接触面积或搅拌

3、从溶液中得到晶体：

答：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥

4、过滤用到的三个玻璃仪器： 答：普通漏斗、玻璃棒、烧杯

5、过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：

答：玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘

6、沉淀洗涤操作：

答：往漏斗中（工业上改为往过滤器中）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

7、检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-)：

答：取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀则说明未洗涤干净，若无白色沉淀则说明洗涤干净

8、如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2：

答：在干燥的HCl气流中加热（理由：干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽）

9、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：

答：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。

（原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解，生成Fe(OH)3沉淀析出）

10、调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1~3.2）沉淀，pH值范围是？ 答：3.2~4.7。

理由：调节溶液的pH值至3.2~4.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质

11、产品进一步提纯的操作：

答：重结晶

12、趁热过滤的原因即操作：

答：减少过滤时间、保持过滤温度，防止××杂质析出；

13、水浴加热的好处：

答：受热均匀，温度可控，且温度不超过100℃

14、减压蒸发（小心烘干）：

答：常压蒸发温度过高，××易分解；或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止××分解

15、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去：

答：加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗涤

16、蒸发浓缩用到的主要仪器有蒸发皿 、玻璃棒 、烧杯、酒精灯等

17、不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是：

答：加热法；取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净

18、检验NH4＋的方法是：

答：取××少许，加入NaOH溶液后加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。

19、过滤的沉淀欲称重之前的操作：

答：过滤，洗涤，干燥，称重

20、检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是：

答：取少量上层清液或过滤后的滤液，滴加几滴KSCN溶液，若不出现血红色，则表明Fe(OH)3 沉淀完全。

21、检验滤液中是否含有Fe3+的操作是：

答：滴入少量KSCN溶液，若出现血红色，则证明有Fe3+。（或加NaOH，根据情况而定）

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。

uo（1）当溶液是单一溶质时

①所得晶体不带结晶水（如NaCl、KNO3）： 蒸发、结晶

②所得晶体带结晶水（如CuSO4.5H2O等）： 蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤

（2）当溶液中有两种或以上溶质时

要得到溶解度受温度影响小的溶质：浓缩（结晶）过滤

趁热过滤目的：减少结晶损失；提高纯度

要得到溶解度受温度影响大的： 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

参考资料：