无机化工流程图题的解答方法及常见答题技巧

1无机化工流程图题的解答方法及常见答题技巧工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。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）；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；题尾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。因此解答化工工艺流程题的基本步骤是：运用规律解工艺流程题——“模型解题法”一、读题头，得目的，划原料明产品，解决“干什么”通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品），弄清从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？阅读题干时要随手画出题目提供的一些课本上未出现过的诸如溶解度、物质的热稳定性和熔沸点等不知何用的信息，以便在后面阅读流程图和解题时随时调用。原料制备型题目中心元素原理产品除杂型题目产品信息（没有学过的，解题需要用到的信息）氧化还原反应复分解反应（含水解）除去什么？引进什么？牢记把握：粗读题目已知懂目的二、读题干，析过程，看措施推用意，解决“怎么做”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。分析流程中的每一步骤的反应物是什么？发生了什么反应？利用了什么原理（氧化还原、溶解度、电离平衡、水解平衡、溶解平衡）？该反应造成了什么后果（除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？这些物质又是如何分离、提纯和循环利用的？如何体现绿色化学思想？）？每一步操作进行到什么程度最佳？在此过程中抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务，在回答相关操作的原因或目的时要从对产品的影响层面作答。结合题目微观把握读懂的部分流程中出现超纲知识或陌生的化工术语读不懂的地方比较基础，争取不丢分往往并不设问或不影响答题带着问题结合所学阅读解题我们把它分为三个层次：读得懂的；读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的；完全读不懂的。快读读得懂的，对于读得懂的，往往是常见的化学反应、化学实验操作等基础知识，是要求学生必须掌握的。出题者常在这些环节设问，让大部分学生都能得到这些分。因此要克服恐惧心理意识到，无论流程图如何复杂都会有简单的得分题。例如一些灼烧、水浸及过滤的目的。细读读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的，这部分需要运用已有的基础知识，根据学习过的化学反应原理，联系实验工业生产及题目信息等进行知识的整合方可得到结论的。对于这类部分要尽量去回顾课本知识，联系题目找到新旧知识的切合点，从而推导出结论。例如：有些离子方程式就需要运用氧化还原的知识去推导出来。2对于完全读不懂的部分，很多时候则是为了使整个工艺流程完整而出现的一些工业术语等，阅读时可以先看看问题设置若没有涉及则大胆跳过。如：“反萃取”等词。这时主要看这一步的结果（重点关注其产物），“跟着感觉走”、“顺藤摸瓜”，用已学过的知识来“圆”这个结果。三、读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写”从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：1、答是所问：要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等方程；式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符号要标明。2、准确、规范：回答问题的要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑：反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。3、注意答题的完整性：要答到对产品生产的影响这一步！（1）除杂：除去……中的……（只写“除杂”一类是不给分的）（2）干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……（3）看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。4、注意归纳答题的套路：（1）增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速（浓度、压强），增大气液或固液接触面积（2）加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成的方向）移动（3）温度不高于××℃的原因适当加快反应速率，但温度过高会造成（如浓硝酸）挥发//（如H2O2、NH4HCO3）分解//(如Na2SO3)氧化或促进（如AlCl3）水解等，影响产品的生成（4）从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的晶体）的方法【蒸发浓缩（至有晶膜出现）、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗、热水洗、乙醇洗）、干燥】（5）从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法（蒸发浓缩、趁热过滤（如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来）、洗涤、干燥）（6）溶液配制、灼烧、蒸发、过滤用到的仪器（7）控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀（调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH分离时的范围确定、范围过小的后果（导致某离子沉淀不完全）或过大的后果（导致主要离子开始沉淀）（8）减压蒸馏（减压蒸发）的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止（如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3）受热分解、挥发（9）检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清夜中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全（10）洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2-3次（11）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若……，则沉淀洗涤干净（12）洗涤的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质（13）冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗（14）乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物3（15）蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行（16）事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的（如氧气）防止某物质被氧化四、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；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，离子在溶液中的含量的多少(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如下表所示物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8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。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4五、化工生产选择适宜的条件化工生产选择适宜的条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度，依据外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律确定，其原则是：1、对可逆反应，增大某种反应物浓度，提高反应速率和转化率。故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率。2、对气体分子数减少的反应，增大总压强使平衡向增加生成物的方向移动。但压强太大，动力消耗、设备要求等成本均增高，故必须综合考虑。3、对放热反应，升温能提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，故需使用适当的催化剂。对吸热反应，升温能加快反应速率，又能提高转化率，但要避免反应物或生成物的过热分解。4、使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平衡，但使用时必须注意其活性温度范围，且防止催化剂“中毒”，延长使用寿命。5、外界条件中的温度还可以从以下几个方面来考虑：（1）趁热过滤（或冰水洗涤）的目的：防止某物质降温时会析出（或升温时会溶解）而损失或带入新的杂质。（2）冰水中反应的目的：防止某物质在高温时溶解或使化学平衡向着题中要求的方向移动。（3）反应中采用加热措施的目的：一般是加快反应的速率或加速某物质的溶解。（4）如果题中要求温度控制在具体的一个温度范围内（可用水浴或油浴来控制），一般有以下几个目的：a.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Br2的制取过程中，出溴口的温度控制在80℃～90℃，目的是使Br2挥发出来同时减少水蒸汽混入Br2中。b.使催化剂的活性达到最高：如工业合成氨或二氧化硫的催化氧化反应，选择的温度是500℃左右，原因之一就是使催化剂的活性达到最高。c.防止副反应的发生：如乙醇的消去反应温度要控制在170℃，原因是140℃是会有乙醚生成。d.对于一些工艺来说，降温或减压都可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的目的。六、题中信息的解析及对策产物如果具有某些特殊性质（由题目信息获得或根据所学知识判断），则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况：1、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。2、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。3、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。4、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。5、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。