剖析化學工藝流程圖題

傅志明

(浙江省臺州市路橋中學 318000)

一、用守恒觀尋找在制備過程中所需的原料及產物，完成陌生氧化還原反應方程式的書寫

讀懂化學工藝流程圖，方能找到原料及產物.

例1 (2015·新課標全國Ⅱ 28.)實驗室用NH4Cl、鹽酸、為原料，通過以下過程制備ClO2：

氧化劑+還原劑+介質——氧化產物+還原產物+ 其它產物

分析前一部分電解的反應中，反應物為NH4Cl、鹽酸，產物為H2和NCl3，條件為電解，介質為酸性.

后一部分原料為NaClO2(亞氯酸鈉)和NCl3產物為ClO2、 NH3和溶液X，因為NaClO2和NH3均為堿性溶液，故介質為堿性.

NaClO2(亞氯酸鈉)的氧化產物為ClO2、NCl3的還原產物為Cl-其中氮元素的化合價不變，產物應為NH3.

整個溶液呈堿性.配平的方法：先電子守恒、再電荷守恒、最后元素守恒.

則離子方程式為：

二、用強弱律(以強制弱的觀點)來分析所加原料的可行性

強酸制弱酸，以強氧化劑制弱氧化劑是化學反應的一般規則，也是化學反應設計的一種原理.

例2 (浙江卷2014年第28題)葡萄糖酸鈣制備實驗流程如下：

問題(2)第②步充分反應后CaCO3固體需有剩余，其目的是____；本實驗中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是____.

Zn(C6H11O7)2(葡萄糖酸鋅)+CaSO4

制備葡萄糖酸鋅時，可否用氯化鋅代替硫酸鋅？

答案：否，氯化鈣易溶于水，不符合復分解反應的條件.

三、用題給信息以及物質的特性進行條件的控制以及物質的分離與提純

1.制備過程中的條件控制要充分利用題給信息與物質的特性

對溫度的控制：

(1)有關溶解度的溫度控制：有些物質的溶解度隨溫度變化比較大的物質，NH4NO3、KNO3在蒸發過程中比較難析出來，所以要用冷卻法使它結晶，通常的操作為蒸發濃縮、冷卻結晶.如果是分離NaCl 和KNO3混合溶液,如果將混合溶液蒸發一段時間,析出的固體主要是NaCl ,趁熱過濾可得固體NaCl，母液中是KNO3和NaCl .如果將混合溶液加熱后再降溫,則析出的固體主要是KNO3,母液中是NaCl 和KNO3.

對于使物質析出的方法除了蒸發結晶與冷卻結晶外，還可以加入鹽或醇以便鹽析或醇析.

(2)有關反應的溫度控制：有些像H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質易分解的物質，需控制一定的溫度防止其分解.

例3 過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)是一種集洗滌、漂白、殺菌于一體的氧系漂白劑.某興趣小組制備過碳酸鈉的實驗方案和裝置示意圖如下：

本題設置問題：(1)如何控制溫度？

分析如何來控制溫度(冷水浴、磁力攪拌器攪拌，恒壓分液漏斗緩慢滴加H2O2溶液，因為主應為放熱反應)說明一點，溫度計只有測量溫度的功能，沒有控制溫度的功能.另外：對于易水解的鹽要控制溶液酸堿性的或控制水，如制備三氯化鐵要前防水后防水.

對于產物是一種易吸收空氣中的CO2或水(潮解或發生反應)而變質的物質(如NaOH固體等物質)，則要注意防止在制備過程中對CO2或水的除去，也要防止空氣中的CO2或水進入裝置中.一定要關注好題給的信息.

2.產品與雜質的分離與提純.充分利用物質的特性及題給信息

例4 (2013·新課標全國Ⅱ27.) 純化工業級氧化鋅(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等雜質)的流程如下：

在這流程中，氧化鋅粗品[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等雜質].

提示：在本實驗條件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化，因此加第三步加鋅是除鎳，通過還原法除鎳，第二步調pH約為5加適量的高錳酸鉀溶液除Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)，生成氫氧化鐵與二氧化錳除去.

回答下列問題：(1)反應②中除掉的雜質離子是 ，發生反應的離子方程式為 ；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是 .

(2)反應③的反應類型為 ，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有 .

(3)反應④形成的沉淀要用水洗，檢查沉淀是否洗滌干凈的方法是 .

關注物質的分離和提純的常規方法(結晶、過濾、蒸餾、分液、萃取、升華、鹽析).

例5 如下圖所示：

操作X、操作Y、操作Z分別是什么 ？注意實驗儀器的選擇？還可能考查到具體的操作，例如：潤洗，洗滌，檢查裝置氣密性等.

四、尋找關系式，利用守恒思想進行有關的計算

列式求解即可，學生做題時可能要引起注意的地方是取其中一部分量進行滴定.

例如：取mg產品溶于水配成100mL溶液，取25.00mL置于錐形瓶中，在溶液中加入少量…作指示劑．用…進行滴定，此處只是取了其中的四分之一，解題時要關注.

無機化學工藝流程圖題實際上是考查考生運用化學反應原理及相關知識來解決工業生產中實際問題的能力.解此類型題目的基本步驟是：①從題干中獲取有用信息，了解生產的產品. ②分析流程中的每一步驟，反應物是什么 、發生了什么反應，該反應造成了什么后果.③如何除雜與提純.抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得更純的產品和更高的產率而服務.可以從問題中獲取信息，幫助解題.

參考文獻：

[1] 馮存良.化學工藝流程題:從相識到相知[J]. 求學,2016(01):32-34.

[2]曹彬.化學工藝流程圖題的結構特點與復習策略[J]. 中學教學參考,2014(9):45-46.