例谈高中化学工艺流程题的解题思路和主要策略

吴园

摘要：化学工艺流程题是高考的重点。化学工艺流程题主要考查学生运用化学反应原理及相关知识来解决化工生产中实际问题的能力，具有考査知识面广、综合性强、思维容量大的特点。这类题型综合考查学生在中学阶段所学的元素及其化合物及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，更重要的是考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力。

关键词：工艺流程；解题思路；主要策略

中图分类号：G633.8文献标识码：B文章编号：1672-1578（2019）25-0186-01

下面我通过一个例题来分析解答化工题的一般思路和主要策略，希望大家多提宝贵意见。

【例题】工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

①KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_____（填代号）。

a. 84消毒液（NaClO溶液）b. 双氧水

c. 苯酚d. 75%酒精

②高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_____（填代号）。

a. 浓硝酸b. 硝酸银c. 氯水d. 烧碱

③上述流程中可以循环使用的物质有__________、__________（写化学式）。

④若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得_____mol KMnO4。

⑤该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号）_____。

a. 石灰石b. 稀HClc. 稀H2SO4d. 纯碱

所需气体发生装置是_____________（选填代号）。

⑥操作Ⅰ的名称是_____；操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在__________（填性质）上的差异，采用 __________（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。

【解析】高锰酸钾又名灰锰氧，是+7价锰最重要的化合物， 也是最重要和最常用的氧化剂之一。本题以液相氧化法制备高锰酸钾为背景， 着重考察了基本化学实验知识， 本题可很好地巩固试剂保存、分离提纯操作、有關气体制取实验原理和装置知识等。

（1）高锰酸钾的消毒机理主要是靠其氧化性氧化微生物而杀灭微生物， 它通过氧化细菌体内的活性基团而发挥作用，类似84消毒液（NaClO溶液）、双氧水， 而苯酚、 酒精消毒机理主要是使蛋白质75%凝固。

（2）试剂保存方法源于试剂的性质， 见光易分解的物质通常保存在棕色试剂瓶中。浓硝酸、硝酸银、氯水等试剂都是中学阶段常用试剂， 都保存在棕色试剂瓶中。

（3）从流程图中不难发现，由于K2MnO4在酸性条件下易歧化为MnO2和KMnO4， 所以MnO2可以部分循环；母液成分主要是K2CO3，通过加入石灰，产生KOH也可以循环利用。

（4）本小题考察学生对制备原理的理解。一种方法是写出各步反应， 通过物质的量的关系得出；另外，从流程中也可看出，Mn元素损失发生在KMnO4歧化这一步，通过电子得失守恒，1molKMnO4可制得1/3molMnO2和2/3molKMnO4.

（5） 本题主要考察有关气体制取实验原理和装置， 气体发生装置取决于气体制备原理。题目中关键词 “纯净”， 所以要选用纯碱和稀硫酸， 发生装置就只能相应选择A。

（6）主要考察制备过程中分离提纯的基本操作。操作Ⅰ是分离不溶物MnO2， 所以是过滤； 操作Ⅱ从两物质性质上分析， 都可溶， 故是利用两者溶解度的不同而采用结晶方法分离， 但考虑到KMnO4易受热分解， 要得到KMnO4粗晶体，只能蒸发浓缩结晶。

【答案】（1）ab （2）d （3）MnO2；KOH （4）2/3 （5）cd ；A；（6）过滤；溶解度；浓缩结晶

【小结】 结合本题系统复习拓展介绍KMnO4作为氧化剂在不同介质条件下被还原的产物， 也可以拓展到电解法制备高锰酸钾的工艺流程。