化工流程图解题技巧

1思路+套路＝出路例谈初中化学工艺流程解题策略与核心素养的培养一、化工流程题特点初中化学流程图考查主要有溶液的流程和气体的流程两大类：㈠溶液溶质流程的特点：⒈工业生产流程的主要框架:原料→预处理→分离提纯→核心反应→产品⒉试题本质：想办法从原料混合物中获得纯净的产品。⒊考查主要内容：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、产品分离提纯。㈡气体流程主要考查常见气体的分离提纯或质量测定，这类题考查问题主要设问出发点有：⑴据流程图或题目提供的反应物和部分生成物书写情景方程式；⑵滤渣的成分；⑶滤液的成分；⑷核心反应条件的控制和原因；⑸选择化学除杂试剂及原因；⑹调pH值的范围及试剂的选择；⑺相关实验操作及仪器；⑻相关计算等等。工艺流程题的结构分题头、流程图和问题三部分。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(包括副产品)；流程图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；问题部分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。二、做解题过程㈠审题的思路——明确目标读流程图的方法――抓箭头：①主线主产品；②支线副产品；③回头循环品。①原料与产品：明确原料，从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？初中一般是关于Mg、Al、Zn、Fe、Cu、Ca这几种常见金属的流程。②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，其他不一定要清楚。③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。【注】：在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。㈡答题的套路——原料的预处理方法：①粉碎――目的：增大接触面积，使原料充分快速反应。②煅烧――目的：使原料中某些成分氧化，如碳氧化气化除去；如金属氧化为金属氧化物而易被酸溶解，在后续步骤中容易被提取。③溶解：有酸溶、水溶，又叫酸浸、水浸。酸浸目的：与酸反应，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。水浸目的：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。三、核心素养化学符号书写控制反应条件——答题的套路之一1、调节pH值的目的：控制溶液的酸碱度使某些金属离子形成氢氧化物沉淀，从而分离除去。调节pH值除杂：（一般是除Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+、Fe3+等金属离子）⑴除Fe2+要将其氧化成Fe3+，氧化剂可选择H2O2，原因是不引入新的杂质。⑵调pH值所加试剂：一般是含被提纯物质中的金属阳离子对应的a、金属；b、金属氧化物；c、金属氢氧化物；d、金属碳酸盐（总之，这些物质要能与H+反应，又难溶于水，这样可即使过量而又不会引入新的杂质离子），有时候也可能加NaOH或氨水来调pH值，要据题意具体分析（一般是加的Na+、NH4+不会在后续的程序中难以分离）⑶pH值的调节范围：据题意告知的某离子完全沉淀或开始沉淀的pH值数据来选择，不能随意更改，应该是题目中原始数据的组合。例题：氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3，其他杂质不溶于酸)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：2（1）酸溶之前要将矿石粉碎的目的是。稀硫酸需要过量的目的是。酸溶步骤中碳酸镁溶解的反应方程式为，属于反应。（2）已知Mg2+、Fe2+和Fe3+在溶液中遇到氨水均可以转化成难溶性碱沉淀，开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：Mg2+Fe2+Fe3+开始沉淀9.47.92.7沉淀完全12.49.63.7流程“氧化”一步中H2O2的作用是将溶液中的Fe2+转化成Fe3+，不能直接沉淀Fe2+的原因是，此步骤中要控制温度不能太高，原因是。反应要控制溶液pH值的范围是,滤渣2的化学式是。2、温度的控制的目的（可用水浴或冰水浴来控制）a、冰水浴目的：通常防止某种物质温度过高时会分解或挥发或溶解；b、水浴目的：通常防止某种物质温度过高时会分解或挥发也可能是为了使某物质达到沸点挥发出来，具体问题要具体分析。如侯德榜制碱中，将CO2通入NaCl的氨溶液中，保持溶液的温度为（30+2）℃，可得NaHCO3晶体，温度控制在这个范围，目的就是有利于NaHCO3结晶析出并防止NaHCO3分解。c、对于一些工艺来说，降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。四、核心素养科学探究物质的分离和提纯的方法及目的——答题套路之二①结晶：溶质从溶液中结晶析出的过程，主要有蒸发结晶、降温结晶两种形式，后者具体形式又分为Ⅰ冷却结晶；Ⅱ蒸发浓缩、冷却结晶。②过滤：固、液分离（主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒）③趁热过滤：防止某物质降温时会析出。④洗涤：通常有水洗、冰水洗涤、酒精（乙醇）洗。水洗目的：洗去晶体表面的杂质离子（适用于溶解度小的溶质），如果杂质离子有毒，还需说是防止杂质离子污染环境，或回收再利用提高原料利用率。冰水洗涤目的：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。酒精洗目的：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并使晶体尽快干燥。⑤煮沸：目的通常是是除去溶解在水中的气体（通常为CO2、O2），例如探究铁生锈条件的实验中需要用到迅速冷却经煮沸的蒸馏水，其中煮沸的目的就是除去溶解在水中的氧气。五、核心素养语言表达，规范叙述——套路之三①洗涤沉淀的方法：往漏斗中加入蒸馏水至没过沉淀物,待水自然流下后，重复以上操作2～3次。②检验沉淀是否洗涤干净的方法：取最后一次的洗涤液，滴加××试剂（可与杂质的某些离子发生沉淀反应），如果没有沉淀生成，说明沉淀洗涤干净；否则说明沉淀未洗涤干净。③检验沉淀是否完全的方法：静置，向上层清液中继续滴加××试剂，若没有沉淀生成，说明沉淀完全；若出现沉淀则说明沉淀未完全。④过滤的方式有几种？降温结晶主要包括哪些步骤？答：过滤、趁热过滤；蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥⑤如何进行结晶蒸发操作？答：将溶液转移到蒸发皿中加热，并用玻璃棒搅拌，待有大量晶体出现时停止加热，利用余热蒸干剩余水分。【注意】：①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”等一类万金油式的回答是不得分的。3②写化学反应方程式要注意配平。例1、（2016•扬州）硫酸铜在纺织、印刷等行业有广泛用途．（2）以CuSO4为原料制备碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]的过程如图3：②检验沉淀是否洗涤干净选用的试剂是（填化学式），烘干时产品中出现少量黑色物质，可能的原因为例2．碳酸镁晶须（MgCO3•nH2O，n=1～5的整数）广泛应用于冶金、耐火材料及化工产品等领域．为测定碳酸镁晶须中n的值，学习小组设计了如图1装置并进行了3次实验：（不考虑稀盐酸挥发）【查阅资料】：a、碳酸镁晶须受热分解，生成3种氧化物；b、相对分子质量：[Mr（MgCO3）：84、Mr（H2O）：18、Mr（MgO）：40、Mr（CO2）：44]【实验步骤】①；②准确称取3.45gMgCO3•nH2O放在B装置中，连接仪器；③打开弹簧夹a，鼓入一段时间空气，称量C装置的质量；④关闭弹簧夹a，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入稀盐酸至不再产生气体为止；⑤打开弹簧夹a，；⑥准确称量C装置的质量（如表）；⑦重复上述步骤；⑧根据数据进行计算．【实验分析及数据处理】（1）完善实验步骤：①；⑤；（2）请计算碳酸镁晶须中的n值．（要求有计算过程）（3）A装置中盛放的溶液是；其作用是（4）D装置的作用是；【实验反思】（5）下列选项中，会造成实验结果偏大的是；偏小的是；①反应结束后，没有通空气；②称量C装置前，没有通空气；编号123实验前228.00228.00228.00实验后229.10229.11229.094③没有A装置；④没有D装置；⑤稀盐酸滴加速率太快；⑥C装置中NaOH溶液浓度过大；（7）为精确测定n的值，在老师指导下，小组同学称取13.8gMgCO3•nH2O进行热重分析，并绘制出如图2所示的热重曲线示意图．则：①t1﹣t2段发生的反应化学方程式为：；②t2﹣t3段发生的反应化学方程式为：．③t3﹣t4段发生的反应化学方程式为：．3.（7分）下图是氧化沉淀法生产复印用高档Fe3O4粉的部分工艺流程简图。（1）试剂X是___（写化学式）。Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3方程式：____________________________（2）操作Y的名称为，Fe(OH)2与Fe(OH)3反应生成Fe3O4方程式：______________________（3）硫酸与氧化铁的反应的化学方程式为。（4）往铁粉（含少量氧化铁）中加入硫酸，除铁、氧化铁与硫酸发生反应外，一定还发生其它反应。作出这种判断的依据是。4.蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成，由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如图1：（1）操作I中发生的中和反应是．（2）进行I操作时，控制溶液的pH=7﹣8，Ca（OH）2不能过量，若Ca（OH）2过量可能会导致溶解，产生沉淀．（有关氢氧化物沉淀的pH见下表）氢氧化物溶液pH开始沉淀沉淀完全时沉淀开始溶解沉淀完全溶解Fe（OH）32.33.4沉淀不溶沉淀不溶Al（OH）33.35.27.812.8Mg（OH）28.611.1沉淀不溶沉淀不溶（3）从沉淀混合物A中提取红色氧化物作为颜料，先向沉淀物A中加入（填所加物质的化学式），然后、、灼烧（填实验操作名称）。上述实验中，可以循环利用的物质是（填化学式）．（4）现设计实验，确定产品aMgCO3•bMg（OH）2•cH2O中a、b、c的值，请写出下列实验步骤中所需要测定的项目（可5用试剂：浓硫酸、碱石灰、氢氧化钠溶液、澄清石灰水）：①样品称量，②高温分解，③测出水蒸气的质量，④，⑤称量MgO的质量．（5）从下列仪器图2中（装有必要的试剂）中选择完成上述实验所必需的仪器，连接一套装置（选择仪器代号，可重复使用，用“A→B→…→”表示）（6）18.2g产品完全分解后．产生6.6gCO2和8.0gMgO，由此可知，产品的化学式中a=，b=，c=．5.已知过氧化钠（化学式为Na2O2）是一种浅黄色固体粉末，可用作呼吸面具里的供氧剂，利用人呼出的二氧化碳与Na2O2反应放出O2，供给人的正常生命活动，该反应的化学方程式为：2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2。某同学利用该反应原理制取氧气，设计了如图一所示的实验装置。（1）装置①中CO2的制取方法有多种，若用稀盐酸和石灰石制取CO2，该反应的化学方程式为。若用加热NaHCO3固体制取CO2，应该选用的发生装置为（选填图二中字母，下同）。（2）为收集纯净干燥的O2，装置③中盛放的试剂为；装置④中盛放的试剂作用是则⑤中收集方法可选用。A．排水集气法B．向下排空气法C．向上排空气法D．真空袋收集法（3）当观察到装置②中时应停止通CO2。