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化学工艺流程题的答题策略

内容提要

试题分析

命题角度

答题策略

工艺流程题

规范答题

一、

工艺流程题试题分析设问方式

考查内容

考查方式

①原料转化为产品的生产原理

①元素及其化合物性质

②离子反应

③氧化还原反应

④热化学知识

⑤化学反应速率与化学平衡、

⑥溶解度

⑦水溶液中离子平衡(Ka、Kb、Kh、Ksp的应用)

①化合价规则

②物质的命名

③方程式书写

④图表分析

⑤实验原理及文字表达

⑥实验方案设计

②除杂、分离和提纯产品

③提高产量和效率

④节能减排，循环利用

实验仪器和实验操作

①化学平衡

②溶解平衡

元素化合物性质

①仪器名称

②分离提纯的操作

③滴定实验及相关计算

计算转化率、产率、纯度

尾气的处理、实验方案的设计

⑤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

二、

剖析工艺流程题的命题角度

化学工艺流程图是以无机矿物、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，再通过一系列化学反应，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。

工

艺

流

程

题

的

基

本

结

构

示

意

图

原

料的

预

处理

生

产

实际

原料

核心反应

目标产物

反

应

条件

控

制

物质

分

离提

纯

题型示例

2016全国卷1

28．(14分)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：

原料

核

心

化

学

反

应

分离

提

纯

目标

产

物

命题五个角度

生产实际

原料的预处理

核心反应

产物分离提纯

反应条件的控制

1.核心反应——陌生方程式的书写

氧化还原反应：①判断产物②三个守恒

非氧化还原反应：

①物质性质②元素守恒

关注箭头的指向：

箭头指入———反应物箭头指出———生成物箭头回指———循环物

(2017江苏16）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺

流程

如

下

:

Na

2

CO

3

（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。

2--阳极的电极反应式为4_____________________CO3+2H2O-4e-=4HCO3，+O2↑ 阴极产生的物质A的化学式为____________ H2

。

答题技巧

(1)箭头回指判断产物为

NaOH和NaHCO3

(2)电解实质是电解水

（2013福建卷）24．二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安

全的杀菌、消毒剂。

（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。

②该法工艺原理示意图如右。其过程是将食盐水在特定条件下

电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。

工艺中可以利用的单质有H2、Cl2（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为______________________。

2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O

2.原料的预处理

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。

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

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。

搅拌：使反应物充分接触，增大反应（或溶解）速率。

（2015全国卷1 27 ）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼

矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、

Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

预处

理

回答下列问题：

(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式△

_____________________

___Mg2B2O5·H2O+2H2SO4=2MgSO4+2H3BO3

。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_ (升高反应温度、减小铁硼矿粉粒径

写出两条)。

（2016全国卷3 28 ）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

物质

V2O5

V2O4

K2SO4

SiO2

Fe2O3

Al2O3

预处理

（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2，反应的离子方程式为

++2+V2O+2H=2VOH2O，同时V5O转成。2+24

+

质量分数/%

2.2~2.9

2.8~3.1

22~28

60~65

1~2

<1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

3.反应条件的控制

反应速率及平衡移动物质的溶解温度: 与结晶

物质的热分解与挥发

弱离子的水解（平衡）

pH：

物质的沉淀与溶解弱离子的水解

保护气：

隔绝空气（主要是O2、H2O）15年新课标1

36、（15分）以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

（1）步骤①中溶解温度应控制在60—70℃，原因是

温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解

。

4.产品的分离提纯

一、

物理方法

结晶（重结晶）、过滤、蒸馏、蒸发、萃取、分液、盐析、升华、洗涤等

二、

化学方法

①溶解法

②沉淀法：a.加合适的沉淀剂 b.调节溶液的酸碱性。

③洗涤法：a.水洗，b.冰水洗，c.有机溶剂洗，

目的：洗去目标物表面的杂质离子；

减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量；防止目标物形成结晶水合物；使晶体快速干燥。

5.生产实际：三个意识

原料、 能量的循环利用

成本意识：浸出率、转化率、利用率、原料价格、能耗的控制、效率意识：生产速率、催化剂的使用、反应条件的选择

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。

（2013年全国新课标卷I ）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。

某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。

很多学生答不出，没有环保的意识。

可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是 有氯气生成，污染较大。

污染：废渣、

废液（酸、碱、重金属盐）、

废气（Cl2、Br2、硫和氮的氧化物）

福建(

iCl

)

（2011

卷

）

24

．四

氯

化

钛

T

取

航

天

航

空

工

业

4

是制——

(

FeTiO

)

材料

钛合

金

的

重

要

原

料

。

由

钛

铁

矿

主要

成

分

是

3

TiCl

等产制备

的

一

种

工

艺

流

程

示

意

如

下

：

4

品

该工艺流程中存在的不足之处是产生三废。

三、工艺流程题答题策略

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

1.快速浏览，整体分析——把握主干例

题

（2017新课标1卷）Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：

原

料

主

线

1

目标

产

物

1

主

线2

预

处

理

核

心

化

学

反

应

及

分

离

提

纯

目标

产

物

2

2 瞻前顾后，整合信息——理顺流程

反应

1

反应

3

反

应2

分离

2

反应

4

反应

5

分

离3

FeTiO3

、

MgO和

S

iO2

分离

1

反应

6

分离

4

反应

7

七处核心反应，四处分离提纯

3独立设问，找准关键——直接作答

100℃、2h，90℃、5h

解答

关

键

（1

）找

准

纵

坐

标

和

横坐

标

（2

）对

应

的

实

验

条

件有

两

个

4

0

2解

答

关键

（1

）各

元

素化

合

价代

数

和为

（

）

两

个

氧

原子

形

成一

个

过氧

键

（3

）

过

氧根

为-2

价

低于40℃，TiO2·xH2O转化率随温度升高而增加；超过40℃

，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化率下降

解题关键

（1）

分析表格中低于和高于40℃时转化率的变化趋势

（2）

双氧水和氨水的不稳定性，温度升高会分解

+

2+

TiOCl

2−

+ 2H

O

FeTiO

3

+ 4H

+4

Cl−

= Fe

+

4

2

解题

关

键

（1

）“

酸浸

”

时发

生

非

氧

化

还

原

反

应

，

铁

元

素

为

+2

价

（2

）元

素

守

恒

和

电

荷

守

恒

配

平

2

FePO

4

+ Li2

CO

+

3

H

2

C

2

O4

2

LiFePO

4

+

H

2

O↑+ 3CO2

↑

4 以线设问，回归流程——局部推敲

解题关键

（1）

反应为氧化还原反应，H2C2O4

为还原剂

（2）

电子守恒和元素守恒配平

解题

关

键

（1

）溶

度

积

规

则

意

义

及

计

算

（2

）注

意

加

入

溶

液

后

体

积

变

化

2+

Mg2+

、F

e

FePO

4

Mg3

(PO

)

4 2

四、工艺流程题的规范答题及知识储备

2.细心审题，疑点突破，力求得分

3.常见化工流程反应及物质制备

若上层清液变浑浊，则未沉淀完全

。

1

分

使反应速率加快

1

分

（1）黑钨矿石碱熔前需充分研磨，目的是，写出 FeWO4在碱熔条件下发生反应的化学方程式：。

2

分

1、常用答题的套路及规范答题模板

常见答题术语

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

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

答题模板

蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥

蒸发浓缩、趋热过滤、洗涤、干燥

如：NaCl和少量K2Cr2O7的混合溶液

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。

30

1、常用答题的套路及规范答题模板

常见答题术语

答题模板

检验溶液中离子是否沉淀完全的方法（不涉及沉淀计算

静置分层后，向上层清液中继续滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全；若上层清液继续产生沉淀，则沉淀不完全。

取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴入某试剂，若……，则沉淀已洗涤干净若……，则沉淀未洗涤干净。

沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水至刚好浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3次

检验沉淀是否洗涤干净的操作

洗涤沉淀的操作

滴定到终点的现象

滴入最后一滴××标准液，溶液由××色变

为××色，且半分钟内溶液颜色不再改变，说明已达到滴定终点

31

常见答题术语答题模板

；

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。

控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物的形式沉淀

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 (导致主要离子开(或过大的后果)

始沉淀)

蒸发、反应在某气体氛围中进行的原因

抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在干燥HCl气流中进行32

。。3.常见化工流程反应及物质制备

教材中涉及的工业原理氯碱工业

碘的提取

工业制烧碱

工业制漂白粉

工业炼铁

铝土矿提取铝

工业制取钠

印刷电路板的制作

工业炼铜

工业合成氨

海水中提镁

海水中提溴

工业制备粗硅及粗硅的提纯

工业制盐酸、硝酸、硅酸盐工业：玻硫酸

璃、水泥、陶瓷

[2014·全国卷Ⅱ·T36]

33

[人教版必修2，P93，T4]

34侯氏制碱法

氯碱

工

业

海水提溴

氧化铝的制备