剖析化学工艺流程图题

傅志明

(浙江省台州市路桥中学 318000)

一、用守恒观寻找在制备过程中所需的原料及产物，完成陌生氧化还原反应方程式的书写

读懂化学工艺流程图，方能找到原料及产物.

例1 (2015·新课标全国Ⅱ 28.)实验室用NH4Cl、盐酸、为原料，通过以下过程制备ClO2：

氧化剂+还原剂+介质——氧化产物+还原产物+ 其它产物

分析前一部分电解的反应中，反应物为NH4Cl、盐酸，产物为H2和NCl3，条件为电解，介质为酸性.

后一部分原料为NaClO2(亚氯酸钠)和NCl3产物为ClO2、 NH3和溶液X，因为NaClO2和NH3均为碱性溶液，故介质为碱性.

NaClO2(亚氯酸钠)的氧化产物为ClO2、NCl3的还原产物为Cl-其中氮元素的化合价不变，产物应为NH3.

整个溶液呈碱性.配平的方法：先电子守恒、再电荷守恒、最后元素守恒.

则离子方程式为：

二、用强弱律(以强制弱的观点)来分析所加原料的可行性

强酸制弱酸，以强氧化剂制弱氧化剂是化学反应的一般规则，也是化学反应设计的一种原理.

例2 (浙江卷2014年第28题)葡萄糖酸钙制备实验流程如下：

问题(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余，其目的是____；本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是____.

Zn(C6H11O7)2(葡萄糖酸锌)+CaSO4

制备葡萄糖酸锌时，可否用氯化锌代替硫酸锌？

答案：否，氯化钙易溶于水，不符合复分解反应的条件.

三、用题给信息以及物质的特性进行条件的控制以及物质的分离与提纯

1.制备过程中的条件控制要充分利用题给信息与物质的特性

对温度的控制：

(1)有关溶解度的温度控制：有些物质的溶解度随温度变化比较大的物质，NH4NO3、KNO3在蒸发过程中比较难析出来，所以要用冷却法使它结晶，通常的操作为蒸发浓缩、冷却结晶.如果是分离NaCl 和KNO3混合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl ,趁热过滤可得固体NaCl，母液中是KNO3和NaCl .如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是KNO3,母液中是NaCl 和KNO3.

对于使物质析出的方法除了蒸发结晶与冷却结晶外，还可以加入盐或醇以便盐析或醇析.

(2)有关反应的温度控制：有些像H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质易分解的物质，需控制一定的温度防止其分解.

例3 过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂.某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案和装置示意图如下：

本题设置问题：(1)如何控制温度？

分析如何来控制温度(冷水浴、磁力搅拌器搅拌，恒压分液漏斗缓慢滴加H2O2溶液，因为主应为放热反应)说明一点，温度计只有测量温度的功能，没有控制温度的功能.另外：对于易水解的盐要控制溶液酸碱性的或控制水，如制备三氯化铁要前防水后防水.

对于产物是一种易吸收空气中的CO2或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如NaOH固体等物质)，则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去，也要防止空气中的CO2或水进入装置中.一定要关注好题给的信息.

2.产品与杂质的分离与提纯.充分利用物质的特性及题给信息

例4 (2013·新课标全国Ⅱ27.) 纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下：

在这流程中，氧化锌粗品[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质].

提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化，因此加第三步加锌是除镍，通过还原法除镍，第二步调pH约为5加适量的高锰酸钾溶液除Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)，生成氢氧化铁与二氧化锰除去.

回答下列问题：(1)反应②中除掉的杂质离子是 ，发生反应的离子方程式为 ；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是 .

(2)反应③的反应类型为 ，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有 .

(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检查沉淀是否洗涤干净的方法是 .

关注物质的分离和提纯的常规方法(结晶、过滤、蒸馏、分液、萃取、升华、盐析).

例5 如下图所示：

操作X、操作Y、操作Z分别是什么 ？注意实验仪器的选择？还可能考查到具体的操作，例如：润洗，洗涤，检查装置气密性等.

四、寻找关系式，利用守恒思想进行有关的计算

列式求解即可，学生做题时可能要引起注意的地方是取其中一部分量进行滴定.

例如：取mg产品溶于水配成100mL溶液，取25.00mL置于锥形瓶中，在溶液中加入少量…作指示剂．用…进行滴定，此处只是取了其中的四分之一，解题时要关注.

无机化学工艺流程图题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力.解此类型题目的基本步骤是：①从题干中获取有用信息，了解生产的产品. ②分析流程中的每一步骤，反应物是什么 、发生了什么反应，该反应造成了什么后果.③如何除杂与提纯.抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得更纯的产品和更高的产率而服务.可以从问题中获取信息，帮助解题.

参考文献：

[1] 冯存良.化学工艺流程题:从相识到相知[J]. 求学,2016(01):32-34.

[2]曹彬.化学工艺流程图题的结构特点与复习策略[J]. 中学教学参考,2014(9):45-46.