例談高中化學(xué)工藝流程題的解題思路和主要策略

吳園

摘要：化學(xué)工藝流程題是高考的重點(diǎn)?；瘜W(xué)工藝流程題主要考查學(xué)生運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識(shí)來(lái)解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力，具有考査知識(shí)面廣、綜合性強(qiáng)、思維容量大的特點(diǎn)。這類題型綜合考查學(xué)生在中學(xué)階段所學(xué)的元素及其化合物及物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)用語(yǔ)、電解質(zhì)溶液、化學(xué)平衡、電化學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作等知識(shí)，更重要的是考查考生的綜合分析判斷能力、邏輯推理能力。

關(guān)鍵詞：工藝流程；解題思路；主要策略

中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-1578（2019）25-0186-01

下面我通過(guò)一個(gè)例題來(lái)分析解答化工題的一般思路和主要策略，希望大家多提寶貴意見(jiàn)。

【例題】工業(yè)制備高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。以下是工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程。

①KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與下列物質(zhì)相同的是_____（填代號(hào)）。

a. 84消毒液（NaClO溶液）b. 雙氧水

c. 苯酚d. 75%酒精

②高錳酸鉀保存在棕色試劑瓶，下列試劑保存不需要棕色試劑瓶的是_____（填代號(hào)）。

a. 濃硝酸b. 硝酸銀c. 氯水d. 燒堿

③上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有__________、__________（寫化學(xué)式）。

④若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過(guò)程中的損失，則1 mol MnO2可制得_____mol KMnO4。

⑤該生產(chǎn)中需要純凈的CO2氣體。若實(shí)驗(yàn)室要制備純凈的CO2，所需試劑最好選擇（選填代號(hào)）_____。

a. 石灰石b. 稀HClc. 稀H2SO4d. 純堿

所需氣體發(fā)生裝置是_____________（選填代號(hào)）。

⑥操作Ⅰ的名稱是_____；操作Ⅱ根據(jù)KMnO4和K2CO3兩物質(zhì)在__________（填性質(zhì)）上的差異，采用 __________（填操作步驟）、趁熱過(guò)濾得到KMnO4粗晶體。

【解析】高錳酸鉀又名灰錳氧，是+7價(jià)錳最重要的化合物， 也是最重要和最常用的氧化劑之一。本題以液相氧化法制備高錳酸鉀為背景， 著重考察了基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)， 本題可很好地鞏固試劑保存、分離提純操作、有關(guān)氣體制取實(shí)驗(yàn)原理和裝置知識(shí)等。

（1）高錳酸鉀的消毒機(jī)理主要是靠其氧化性氧化微生物而殺滅微生物， 它通過(guò)氧化細(xì)菌體內(nèi)的活性基團(tuán)而發(fā)揮作用，類似84消毒液（NaClO溶液）、雙氧水， 而苯酚、 酒精消毒機(jī)理主要是使蛋白質(zhì)75%凝固。

（2）試劑保存方法源于試劑的性質(zhì)， 見(jiàn)光易分解的物質(zhì)通常保存在棕色試劑瓶中。濃硝酸、硝酸銀、氯水等試劑都是中學(xué)階段常用試劑， 都保存在棕色試劑瓶中。

（3）從流程圖中不難發(fā)現(xiàn)，由于K2MnO4在酸性條件下易歧化為MnO2和KMnO4， 所以MnO2可以部分循環(huán)；母液成分主要是K2CO3，通過(guò)加入石灰，產(chǎn)生KOH也可以循環(huán)利用。

（4）本小題考察學(xué)生對(duì)制備原理的理解。一種方法是寫出各步反應(yīng)， 通過(guò)物質(zhì)的量的關(guān)系得出；另外，從流程中也可看出，Mn元素?fù)p失發(fā)生在KMnO4歧化這一步，通過(guò)電子得失守恒，1molKMnO4可制得1/3molMnO2和2/3molKMnO4.

（5） 本題主要考察有關(guān)氣體制取實(shí)驗(yàn)原理和裝置， 氣體發(fā)生裝置取決于氣體制備原理。題目中關(guān)鍵詞 “純凈”， 所以要選用純堿和稀硫酸， 發(fā)生裝置就只能相應(yīng)選擇A。

（6）主要考察制備過(guò)程中分離提純的基本操作。操作Ⅰ是分離不溶物MnO2， 所以是過(guò)濾； 操作Ⅱ從兩物質(zhì)性質(zhì)上分析， 都可溶， 故是利用兩者溶解度的不同而采用結(jié)晶方法分離， 但考慮到KMnO4易受熱分解， 要得到KMnO4粗晶體，只能蒸發(fā)濃縮結(jié)晶。

【答案】（1）ab （2）d （3）MnO2；KOH （4）2/3 （5）cd ；A；（6）過(guò)濾；溶解度；濃縮結(jié)晶

【小結(jié)】 結(jié)合本題系統(tǒng)復(fù)習(xí)拓展介紹KMnO4作為氧化劑在不同介質(zhì)條件下被還原的產(chǎn)物， 也可以拓展到電解法制備高錳酸鉀的工藝流程。