解答化學工藝流程題的4個步驟

◇ 安徽 蔡月華

新高考化學試題對于基礎知識的考查，意在考查學生對化學知識的運用能力，化工流程題是典型的考查學生運用化學知識解決實際問題的試題.化工流程題多以實際生產(chǎn)、生活為考查背景，結(jié)合化學實驗、化學基本理論、化學計算等，以流程圖為主要情境，需要學生具備基本的化學實驗操作、元素化合物知識，以及分析流程圖的基本能力.本文以2019年全國卷Ⅰ的工藝流程題為例，簡述解決此類試題的4個步驟.

圖1

回答下列問題：

(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”過程中的化學反應方程式為_____.

(2)“濾渣1”的主要成分有_____.為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3＋，可選用的化學試劑是_____.

(3)根據(jù)H3BO3的解離反應：H3BO3＋H2O?H＋＋，Ka＝5.81×10－10，可判斷H3BO3是_____酸；在“過濾2”前，將溶液pH 調(diào)節(jié)至3.5，目的是_____.

(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為_____，母液經(jīng)加熱后可返回_____工序循環(huán)使用.由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是_____.

步驟1快速瀏覽題干與轉(zhuǎn)化過程，明確實驗目的.本題實驗目的是生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂.

步驟2找出流程中的關(guān)鍵點，分析各物質(zhì)之間的關(guān)系.解讀流程圖，生成物是硼酸和輕質(zhì)氧化鎂兩種物質(zhì)，原料是硼鎂礦粉，通過“溶浸”分成能生成兩種目標產(chǎn)物的反應物.因此，“溶浸”是本流程中的關(guān)鍵點.“溶浸”后進行兩次過濾和調(diào)pH 得到硼酸，生成的氣體通過“吸收”“沉鎂”得到輕質(zhì)氧化鎂，這兩個過程存在一定的聯(lián)系：在得到硼酸過程中第二次過濾的濾液經(jīng)過調(diào)節(jié)pH 再經(jīng)過“沉鎂”也可得到輕質(zhì)氧化鎂.

步驟3根據(jù)設問提煉出對解決問題有用的信息.分析所設問題，第(1)小題考查信息方程式的書寫.“溶浸”中發(fā)生的是(NH4)2SO4和Mg2B2O5·H2O 的反應，由元素守恒原理可知，生成的氣體是NH3，則“吸收”中發(fā)生的是NH3和NH4HCO3的反應，生成物是(NH4)2CO3.第(2)小題考查的是離子的檢驗.由硼鎂礦粉的成分和“溶浸”時加入的溶液可知，SiO2、Fe2O3、Al2O3沒有發(fā)生反應，在“過濾1”中以濾渣的形式被除去；在高中化學教學中，F(xiàn)e3＋的檢驗一般選擇KSCN 溶液，根據(jù)溶液是否變紅進行判斷.第(3)小題考查的是電離方程式和電離平衡常數(shù)的應用.依據(jù)給出的硼酸的電離方程式和電離平衡常數(shù)可知，H3BO3是一元弱酸；由流程圖可知，經(jīng)過“過濾2”可得到H3BO3，那么在所過濾的溶液中一定含有大量的硼酸晶體，由此我們可推測調(diào)節(jié)pH 的目的是使溶液中含有的B元素盡可能地轉(zhuǎn)化為硼酸，進而促進硼酸的析出.第(4)小題考查的是信息離子方程式的書寫和實驗方案的設計.“沉鎂”是將(NH4)2CO3加入含Mg2＋的溶液中，Mg2＋和CO2－3發(fā)生互促水解反應，同時兩者結(jié)合生成MgCO3；“母液”中的主要成分是(NH4)2SO4，還含有少量的NH4HCO3，結(jié)合流程圖中的反應物可知，加熱后可返回“溶浸”工序循環(huán)使用；再把堿式碳酸鎂與輕質(zhì)氧化鎂的化學式相比較，氧化鎂沒有氫元素和碳元素，在化學工藝中一般采用高溫焙燒的方法使堿式碳酸鎂發(fā)生分解反應.

步驟4精準和規(guī)范地寫出答案.評卷人對于整潔、規(guī)范的答題紙是比較偏愛的，因此，學生在寫化學試題的答案時要規(guī)范使用化學用語；準確書寫化學式、化學方程式和離子方程式；要注意配平和反應條件；化學方案的描述要簡潔明了等.

化工流程題在每年高考中都會有所涉及，解答時只需要厘清流程圖中的流程，掌握分析流程獲取有用信息的方法，弄清流程中每一個步驟的作用，學會用綠色化學解讀原料的轉(zhuǎn)化原理，最后簡明扼要地書寫答案即可.