解讀化學工藝流程題

李志偉

化學工藝流程題就是將化工生產過程中的主要生產階段即生產流程用框圖形式表示出來，并根據生產流程中有關的化學知識進行設問，形成與化工生產緊密聯系的化學工藝流程題。化學工藝流程題能綜合考查考生“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”等素養，考查考生對元素化合物、化學反應原理知識的熟悉程度，以及實驗操作、文字表述能力等，是典型的在陌生環境下考查熟悉內容的一種綜合性和創新性題型。

例題某工廠的廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al2O3和Fe2O3，為探索工業廢料的再利用，某化學興趣小組設計了如下實驗流程，用該工廠的合金廢料制取氧化鋁、綠礬晶體（FeSO4·7H2O）和膽礬晶體。

請回答：

（1）寫出步驟I反應的離子方程式：。

（2）試劑X是;溶液D是。

（3）在步驟II時，用如圖1所示裝置制取CO2并通入溶液A中。一段時間后，觀察到燒杯中產生的白色沉淀逐漸減少。為避免固體C減少，可采取的改進措施是。

（4）溶液E中加入KSCN溶液無明顯現象，表明濾液中不存在Fe3+，用離子方程式解釋其可能的原因：。

（5）將固體F加入熱的稀硫酸中，同時不斷鼓入空氣，固體溶解得CuSO4溶液，寫出反應的化學方程式：。

（6）工業上常用溶液E制得凈水劑Na2FeO4，流程如下：

①測得溶液E中c（Fe2+）為0.2mol·L-1，若要處理1m3溶液E，理論上需要消耗25%的H2O2溶液_kg。

②寫出由Fe（OH）3制取Na2FeO4的離子方程式：。

解析（1）廢金屬屑中含有Cu、Fe、Al、Al2O3、Fe2O3，當加入過量NaOH溶液時，只有AI、Al2O3可以發生反應，所以步驟I反應的離子方程式是2A1+2H2O+2OH--2A1O2+3H2↑，Al2O3+ 20H--2A1O2+H2O。

（2）過濾后得到的固體B中含有Cu、Fe、Fe2O3，向其中加入過量的稀硫酸，發生反應Fe2O3+3H2SO4-Fe2（SO4）3+3H2O， Fe2（SO4）3+Fe-3FeSO4，Fe2（SO4）3+ Cu-2FeSO1+CuSO4，Fe+H2SO4- FeSO4+H2↑。試劑X是稀硫酸。溶液A中含有 NaOH、NaAlO2，向其中通入過量CO2，發生反應產生Al（OH）3沉淀和NaHCO3，溶液D是NaHCO3溶液。

（3）在步驟II中，用題圖裝置制取CO2（CaCO3+2HCl-CaCl2+H2O+CO2↑） 并通入溶液A中。一段時間后，觀察到燒杯中產生的白色沉淀會逐漸減少，這是由于濃鹽酸有揮發性，在制取的CO2氣體中含有雜質HCl。固體C為Al（OH）3沉淀，可以和HCI發生反應Al（OH2）3+3HC1-AICl3 +3H2O，為了避免固體C減少，可采取的改進措施是在a和b之間加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，以除去HCl。

（4）溶液E中加入KSCN溶液無明顯現象，表明濾液中不存在Fe3+，這是因為Fe3+有氧化性，發生了反應2Fe3++Fe-3Fe2+，2Fe3++ Cu-2Fe2++Cu2+，使Fe3+轉化為Fe2+。

（5）固體F中含有Cu，將固體F加入熱的稀硫酸中，同時不斷鼓入空氣，固體溶解得到CuSO，溶液，反應的化學方程式是2Cu+O2+2H2SO42CuSO3+2H2O。

（6）

答案：

點評工藝流程題一般選取化工流程的片段，結合中學化學知識設計問題，需要考生運用化學反應原理解釋、分析化工問題。工藝流程一般由多步連續的操作組成，每一步操作都有其具體的目標、任務。要從生產目的出發，讀懂流程圖，明確原料和產品（包括副產品），初步分析流程步驟，了解操作過程，搞清流程中每一步發生了什么反應，依據有關反應原理，明確操作目的（如沉淀反應、除雜、分離等）。審題的重點要放在與題設有關操作的目標和任務上，分析時要考慮原料是否廉價易得，工藝是否符合綠色化學的要求等。解答時結合問題和題干信息邊分析，邊思考，從易處著手，逐步深入，規范答題。

作者單位：廣西壯族自治區柳州市第二中學

（責任編輯謝啟剛）