归纳与整理板书设计及意图

高三化学二轮复习系列之

化学工艺流程题的解题策略

2018/4/2

【考点分析】}化学工艺流程题取材于化工生产实际或科学实验中的真实情景,问题的开发围绕常见物质的性质、基本化学原理、化学实验操作方法和化工生产工艺,思维容量较大,能力要求较高,有一定的陌生度。它综合考查学生自主学习能力,接受、吸收、整合化学信息的能力,应用事实性知识、概念原理知识和化学实验技能等分析解决化学实际问题的能力。

【高考回顾】一、高考中工艺流程题试题分析（1考了吗？）

1. 近几年高考试题分析

年份

试卷

T27废旧锂离子电池正极材料

全国2013年

全国Ⅱ卷

全国2014年

Ⅰ卷

全国Ⅱ卷

全国Ⅰ卷

2015年

全国

Ⅱ卷

Ⅰ卷

的再生利用（15分）

元素及其化合物的性质及应用；化合价的判断；氧化还原T27工业级ZnO的纯化（15分）

元素及其化合物的性质及应用；离子方程式的书写；实验操作；物质的组成及计算。

T27H3PO2的制备

T36磷灰石制单质磷（15分）

化学方程式的书写；分离与提纯的实验操作；生产工艺比较；有关计算。

T36海水提镁（15分）

元素及其化合物的性质及应用；化学方程式、离子方程式的书写；有关计算。

T27铁硼矿制备硼酸

化学方程式的书写；化学反应速率的影响因素；实验条件控制。

T12海水的开发利用

氧化还原反应；分离和提纯方法。

T36硝酸铵氧化分解技术生产CuCl

实验条件控制；氧化还原反应；离子方程式的书写；质量分数计算。

T28以NH4Cl、盐酸、亚氯酸钠（NaClO2）为原料制备ClO2；

元素及其化合物的知识、氧化还原反应；滴定实验及相关计算；

T36异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮

试剂的选择；实验条件控制；实验方法的比较。

试题题号、情景材料、分值及考查内容

T36草酸的工业制法（15分）

元素及其化合物的性质及应用；化学反应方程T36废旧锌锰电池的回收利用(15分)

电极反应式的书写；离子方程式的书写。

反应、方程式的书写；电化学等化学基本概念与基本理论。

式、离子方程式的书写；纯度的计算。

全国Ⅰ卷

201全国T28以NaClO3、硫酸和SO2为原料制备NaClO2

物质的组成与结构；氧化还原反应；物质的提纯；有效氯含量的计算

T36以蒽醌法制备H2O2（15分）

T36以软锰矿为原料制备KMnO4（15分）

化学反应速率影响因素；氧化还原反应；电极反应方程式书写；利用率、纯度相关计算。

6年

Ⅱ卷

全国Ⅲ卷

全国Ⅰ卷

201全国全国Ⅲ卷

7年

Ⅱ卷

化学方程式、离子方程式的书写；萃取剂的选取及原因分析；浓度的计算；

T28废钒催化剂的回收（14分）

化学方程式、离子方程式书写；氧化还原反应相关计算。

T27以钛铁矿为原料制备钛酸锂和磷酸亚铁锂（14分）

图像分析能力；实验条件控制；物质的组成与结构；化学方程式书写；Ksp的相关计算。

T26测定水泥样品中钙的含量。（14分）

实验条件控制；化学方程式的书写；质量分数计算。

T27以铬铁矿为原料制备K2Cr2O7（15分）

氧化还原反应；实验仪器选择；实验条件控制；溶解度；产率计算。

T36废铁屑为原料制备PFS(15分)

离子方程式书写；实验条件控制；氧化还原反应；酸碱中和滴定及相关计算。

2.近几年高考中情景素材统计（2考什么？）

从命题情景素材方面，主要可以分为三类：

一是自然资源开发利用类，如钛铁矿、铬铁矿、软锰矿、菱镁矿、铁硼矿、铝土矿、磷矿石、白云石、莹石等各种天然矿石；

二是废弃资源回收利用类，如废铁屑、废铝片、废钒催化剂、废玻璃、废旧锂离子电池、废旧锌锰电池、粉煤灰、银铜合金废料等；

三是物质的的制备和净化类，如水泥、NaClO2、NH3、H2C2O4

等。这些背景素材中多涉及变价元素、两性元素和陌生元素的单质和化合物，如Fe、Cr、Mn、Cu、V、N、P、Cl、Al、Zn等元素。对这些元素及其化合物的知识，在高考备考中我们应给予重点关注。

3.近几年高考中高频化合物统计

从近几年高考中高频化合物方面，主要可以分为两类：

一是原料所含杂质类，如SiO2考查次数达到12次，Al2O3 11次，FexOy 10次，MgO 5次，MnO2 4次，CaO 3次。

二是辅助试剂类，如H2O2考查次数达到7次，KMnO46次，K2Cr2O7、H2C2O4、NaBH4各2次，ZnS、FeS、MnS各1次。这些经常出现在工艺流程题中的化合物，在高考备考中，对相关知识，也应给予重点关注。

4. 近几年高考中考点分析

设问方式

考查内容

考查方式

元素及其化合物性质、离子反应、氧化还化合价规则、物质的命名、方程式书写、图原料转化为产品的

原反应、热化学知识、化学反应速率与化表分析、实验原理及文字表达、实验方案设生产原理

学平衡、溶解度、水溶液中离子平衡(Ka、计

aKw、Kh、Ksp的应用)

bhsp仪器名称、分离提纯的操作、滴定实验及相除杂、分离和提纯产品

实验仪器和实验操作

关计算

提高产量和效率

化学平衡、溶解平衡

计算转化率、产率、纯度

节能减排，循环利用

元素化合物性质

尾气的处理、实验方案的设计

综合利用

电化学知识

电极方程式书写及电化学的相关计算

从上表分析可以看出，工艺流程题涉及的考点非常广泛，是真正的学科内综合题，可以从全方位考查考生的化学学科知识和解决实际问题的能力，此类试题为命题者多角度设问提供了方便，为考生增加了难度。

二、工艺流程题的题型特点

1.基本结构：化工原料、化学核心反应和产品的回收应用三部分构成。

2.命题规律：化学工艺流程图都是以无机矿物、工农业或生活废旧物质为原料，首先对原料经过一定的预处理，再通过一系列核心反应，利用化学反应原理知识，经过多次分离提纯最后得到目标产物。

3.命题角度：命题主要围绕下面五个角度考查

角度一：核心反应—陌生方程式的书写

（1）如果是氧化还原反应：首先根据题目信息及物质所处环境判断反应物、产物，另外要熟知常见氧化剂和对应的还原产物及常见还原剂和对应的氧化产物；然后根据三个守恒思想（电子得失守恒、电荷守恒、原子元素守恒）写出陌生方程式。

（2）如果是非氧化还原反应：首先根据题目信息、物质性质和物质所处环境判断反应物、产物，然后遵循元素守恒即可写出。

（3）关注箭头的指向：箭头指入为反应物，箭头指出为生成物，箭头回指为循环物。

角度二：原料的预处理

(1)研磨：增大固体样品与液体（或气体）的接触面积，加快反应速率。

(2)灼烧：（焙烧、煅烧）除去可燃性的杂质（或使原料初步转化）杂质高温下氧化、分解。

(3)浸出:（水浸、酸浸、碱浸）使原料中的**溶解（物理溶解或与浸取液接触反应），可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。

(4)搅拌：使反应物充分接触，增大反应（或溶解）速率。

角度三：反应条件的控制

（1）温度：反应速率及平衡移动、物质的溶解与结晶、物质的热分解与挥发、弱离子的水解（平衡）

（2）pH：物质的沉淀与溶解、弱离子的水解

（3）保护气

：隔绝空气（主要是O2、H2O）、弱离子的水解（如HCl氛围）

角度四：产品的分离提纯

①结晶（重结晶）:固体物质从溶液中析出的过程。

②过滤：固、液分离

③蒸馏：液、液分离

④蒸发：利用加热的方法，使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程。

⑤萃取：用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。

⑥分液：互不相溶的液体间的分离

⑦盐析：加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。

⑧升华：将可直接气化的固体分离出来。

⑨洗涤：通常有水洗、冰水洗涤、醇洗。

角度五：生产实际，要有三个意识

(1)成本意识：浸出率、转化率、利用率、原料价格、能耗的控制、

原料、

能量的循环利用

; (2)效率意识：生产速率、催化剂的使用、反应条件的选择

; (3)环保意识：绿色化学：无污染、无腐蚀、

“三废”(废气、废渣、废水)的处理。

【小结】工艺流程考查知识体系

三、工艺流程题解题策略（3如何考？）

1．快速浏览，整体分析——把握主干

2．瞻前顾后，整合信息——理顺流程

3．独立设问，找准关键——直接作答

4．以线设问，回归流程——局部剖析

四、工艺流程题知识储备（4如何备考？）

1.常见“表述性词汇”的作用

化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语，这些表述性词语就是隐性信息，它可以暗示我们所应考虑的答题角度。通常用到的表述性词语为：

(1)“控制较低温度”——常考虑物质的挥发、物质不稳定易分解和物质转化等。

(2)“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、产率等。

(3)“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或影响产物的纯度。

(4)“分离”、“提纯”——常考虑过滤、蒸发、萃取、分液和蒸馏等常规操作。

＋－(5)“溶液呈酸性或碱性”——考虑电离或水解产生的H或OH，是促进还是抑制电离或水解。

(6)“利用率”——常考虑经济性或环保性。

(7)“在空气中或在其他气体中”——主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。

(8)“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。

(9)“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。

(10)“控制pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。

(11)“用某些有机试剂清洗”——常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。

2.答题的套路及规范答题模板

(1)注意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，向上层清液中滴入沉淀剂，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。

(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气体(如氧气)防止某物质被氧化。

3.常见化工流程反应及物质制备

(1)侯氏制碱法

①化工流程

②化学方程式：NaCl（饱和）＋NH3＋CO2＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl

2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

③反应原理：向饱和NaCl溶液中通入足量NH3，然后通足量二氧化碳，因为NaCl溶液饱和，生成的碳酸氢钠的溶解度小于氯化钠的溶解度，所以碳酸氢钠以沉淀的形式析出。

优点：使食盐的利用率达到96℅，原料被充分利用，减少环境污染。

(2) 氯碱工业

①化工流程

＋＋②除去粗盐中的Mg2、Ca2、SO42-等杂质，依次使用NaOH、Na2CO3、BaCl2，因为除杂试剂过量，所以要求Na2CO3放在BaCl2之后，最后用HCl除去过量的Na2CO3，调节溶液的pH。

③电解原理：利用阳离子交换膜来隔成阴极室和阳极室，防止氢气与氯气混合，也防止氯气与氢氧化钠作用影响烧碱质量。

(3)氧化铝的制备

铝土矿的主要成分是Al2O3,含有的杂质是Fe2O3和SiO2.因为Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物，

Fe2O3是碱性氧化物，所以可设计两种提纯Al2O3方案。

(4)海水提溴方法

(5)常用的工业制备原理知识

①工业制漂粉精：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O ②工业合成氨：N2+3H2③制取硝酸：4NH3+5O2△

2NH3（催化剂：还原铁粉Fe）

催化剂

4NO+6H2O

2NO+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NO

2NaOH+H2↑+Cl2↑

Mg+Cl2↑

⑥电解制镁：2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑

Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO22Fe2O3+8SO2

2SO2+O2CaSiO3+CO2↑

2SO3（五氧化二钒V2O5）

Si+4HCl ④电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O⑤电解制镁：MgCl2 (熔融)⑦工业制玻璃：

Na2CO3+SiO2⑧工业制取硫酸：4FeS2+11O2SO3+H2O=H2SO4

⑨工业制硅：SiO2+2C ⑩工业制水煤气：C+H2O

Si+2CO↑

Si+2Cl2CO+H2

SiCl4↑

SiCl4＋2H2