策略二 化學(xué)工藝流程題中的實(shí)驗(yàn)分析

童建軍

化學(xué)工藝流程題就是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的試題，體現(xiàn)了化學(xué)的真實(shí)性?；瘜W(xué)工藝流程題通過簡(jiǎn)明的流程圖，將實(shí)驗(yàn)基本操作、儀器的使用、化學(xué)計(jì)算、化學(xué)方程式的書寫等內(nèi)容綜合在一起，以化學(xué)視角觀察社會(huì)、科學(xué)、生活，關(guān)注化學(xué)學(xué)科最新發(fā)展，用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。試題重視對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、操作過程分析能力的培養(yǎng)，注重對(duì)基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)的考查，充分體現(xiàn)了學(xué)以致用的目的，強(qiáng)調(diào)了化學(xué)與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，考查考生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的分析和問題解決的能力，更突顯了化學(xué)是一門實(shí)用性的學(xué)科的特點(diǎn)。

（2）8.0≤pH<10.4

（3）bd

（4）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶

（5）125m2/81m1

【解題指導(dǎo)】一般來說，化學(xué)工藝流程題只有兩個(gè)目的：一是從混合物中分離、提純某一物質(zhì)；另一目的就是利用某些物質(zhì)制備另一物質(zhì)。

（1）對(duì)于以提純某一物質(zhì)為實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牧鞒填}，其實(shí)就是考查混合物的除雜、分離、提純的有關(guān)知識(shí)。當(dāng)遇到這一類題時(shí)，要求考生一定要認(rèn)真在流程中找出得到的主要物質(zhì)是什么，混有的雜質(zhì)有哪些；認(rèn)真分析當(dāng)加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成了什么產(chǎn)物，要用什么樣的方法才能將雜質(zhì)除去。只有這樣才能明白每一步所加試劑或操作的目的。

（2）對(duì)于以制備某一物質(zhì)為實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牧鞒填}，要求考生注意以下幾個(gè)方面：①明確要制備的是什么物質(zhì)，從題干或問題中獲取有用信息，了解產(chǎn)品的性質(zhì)。題目中的信息往往是制備該物質(zhì)的關(guān)鍵所在。若產(chǎn)物具有某些特殊性質(zhì)（由題目信息獲得或根據(jù)所學(xué)知識(shí)判斷），則要采取必要的措施來避免在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生其他雜質(zhì)。②尋找在制備過程中所需的原料，寫出主要的化學(xué)方程式或制備原理，從中了解流程圖。若題目已給出制備物質(zhì)時(shí)所需的原料，則一般會(huì)涉及物質(zhì)的分離、提純等操作，所以在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹?，再寫出主要的化學(xué)方程式，觀察有沒有副產(chǎn)物，如果有，則剩余的步驟就是分離和提純了。

【變式練習(xí)3】NiSO4·6H2O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學(xué)鍍鎳、生產(chǎn)電池等?？梢噪婂儚U渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì)）為原料獲得。工藝流程如下圖：

請(qǐng)回答下列問題：

（1）用稀硫酸溶解廢渣時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有______________（任寫一點(diǎn)）。

（2）向?yàn)V液中滴入適量的Na2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，寫出除去Cu2+的離子方程式：_________。

（3）在40 ℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95 ℃時(shí)加入NaOH調(diào)節(jié)pH，除去鐵和鉻。此外，還常用NaClO3作氧化劑，在較小的pH條件下水解，最終生成一種淺黃色的黃鐵礬鈉[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀除去。如圖11所示是溫度-pH與生成沉淀的關(guān)系圖，圖中陰影部分是黃鐵礬穩(wěn)定存在的區(qū)域[已知25 ℃時(shí)，F(xiàn)e（OH）3的Ksp=2.64×10-39]。下列說法正確的是________（選填序號(hào)）。

a. FeOOH中鐵為+2價(jià)。

b. 若在25 ℃時(shí)，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4時(shí)除去鐵，此時(shí)溶液中c（Fe3+）=2.64×10-29mol/L。

c. 用氯酸鈉在酸性條件下氧化Fe2+的離子方程式為6Fe2++ClO-3+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O。

d. 工業(yè)生產(chǎn)中常保持在85～95 ℃生成黃鐵礬鈉，此時(shí)水體的pH為1.2～1.8。

（4）上述流程中濾液Ⅲ的主要成分是 。

（5）確定步驟四中Na2CO3溶液足量，碳酸鎳已完全沉淀的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法是_____________。

（6）操作Ⅰ的實(shí)驗(yàn)步驟依次為（實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：6 mol·L-1的H2SO4溶液、蒸餾水、pH試紙）：①

；②_________________；③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾得NiSO4·6H2O晶體；④用少量乙醇洗滌NiSO4·6H2O晶體并晾干。

【解析】（1）提高浸取率可采取將廢渣粉碎、加熱、攪拌以及增大硫酸濃度等措施。（3）FeOOH中鐵是+3價(jià)，a錯(cuò)誤。pH=4，c（OH-）=1×10-10mol·L-1，c（Fe3+）==2.64×10-9mol·L-1，b錯(cuò)誤。c項(xiàng)符合電荷守恒、得失電子守恒等守恒關(guān)系，也符合反應(yīng)的酸堿性，正確。觀察圖像可知d正確。（4）濾液Ⅲ之前已將Cu、Zn、Fe除去，所以濾液中主要含有NiSO4。（5）由于Ni2+的水溶液為綠色，所以可通過觀察濾液的顏色來判斷碳酸鎳是否完全沉淀。（6）將NiCO3沉淀轉(zhuǎn)化為NiSO4，要先通過過濾，并用蒸餾水洗凈沉淀，再向沉淀中加6 mol/L的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解，之后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。

【答案】（1）加熱或攪拌或增大硫酸濃度等（2）Cu2++S2-=CuS↓（3）cd（4）NiSO4

（5）上層清液呈無色（6）①過濾，并用蒸餾水洗凈沉淀②向沉淀中加6 mol·L-1的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解

結(jié)合化學(xué)工藝流程考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)比單純考查實(shí)驗(yàn)難度又上升一個(gè)檔次。但“萬變不離其宗”，考查的實(shí)驗(yàn)知識(shí)仍是最基本的，如基本儀器使用、基本實(shí)驗(yàn)操作等。所以在審題時(shí)，應(yīng)粗看流程圖，沒必要看得非常明白（因耗時(shí)太多），然后接著往下看問題作答，容易的迅速寫下，做到“筆過留分”，難的再結(jié)合流程、信息回答。這樣做耗時(shí)短，能得到大部分分?jǐn)?shù)。

（作者單位：東莞市東莞中學(xué)松山湖學(xué)校）

責(zé)任編校 李平安