物質(zhì)制備類工藝流程題思路詳解

江已舒

化學工藝流程題取材于真實的化工生產(chǎn)，重點考查元素化學和實驗原理相關(guān)知識在工業(yè)生產(chǎn)中的實際應用，要求考生解題時能從題干和流程圖中提取有效證據(jù)進行推理，往往還涉及計算。該題型能很好地體現(xiàn)化學的實用性和創(chuàng)造性，落實新課標對學生學科素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的考查，是高考考查的主流題型。

化學工藝流程題考查的元素化學和實驗原理這兩部分內(nèi)容本身比較零散，考查知識的綜合性很強，對于基礎不扎實的學生而言尤為困擾。一般來說，流程題命題類型有以下兩種：回收、提純類工藝流程題和物質(zhì)制備類工藝流程題。本期，筆者通過分段分析和答題技巧總結(jié)的方式，來解析物質(zhì)制備類工藝流程題，幫助同學們抓住關(guān)鍵、準確答題。

【例】（2021 · 河北卷）綠色化學在推動社會可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。某科研團隊設計了一種熔鹽液相氧化法制備高價鉻鹽的新工藝，該工藝不消耗除鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣以外的其他原料，不產(chǎn)生廢棄物，實現(xiàn)了 Cr—Fe— Al—Mg 的深度利用和Na+ 內(nèi)循環(huán)。工藝流程如圖：

回答下列問題：

（1）高溫連續(xù)氧化工序中被氧化的元素是（填元素符號）。

（2）工序①的名稱為。

（3）濾渣的主要成分是（填化學式）。

（4）工序③中發(fā)生反應的離子方程式為 。

（5）物質(zhì)V 可代替高溫連續(xù)氧化工序中的NaOH，此時發(fā)生的主要反應的化學方程式為 ，可代替NaOH 的化學試劑還有 （填化學式）。

（6）熱解工序產(chǎn)生的混合氣體最適宜返回工序（填“①”或“②”或“③”或“④”）參與內(nèi)循環(huán)。

（7）工序④溶液中的鋁元素恰好完全轉(zhuǎn)化為沉淀的pH

為

。（通常認為溶液中離子濃度小于10-5mol · L-1為沉淀完全;Al（OH）3+OH- Al（OH）4-：K=100.63，Kw=10-14，Ksp[Al（OH）3]=10-33）

【思路詳解】

第一步，明確反應原理

利用氧化還原原理將CrO2 -氧化成Cr2O72-，因此連續(xù)氧化的元素為Fe、Cr。

第二步，梳理題干思路

雜質(zhì)元素為原料中鎂、鋁和鐵，依據(jù)流程圖各路線最終產(chǎn)物，確定工序①后過濾步驟是將鎂鐵元素和鉻鋁元素分離，介穩(wěn)態(tài)粗分離是將鉻鋁元素分離，工序②后的過濾步驟是將鎂鐵元素分離，據(jù)此確定物質(zhì)制備和雜質(zhì)去除框架。

第三步，逐步解析答題

考生基于已有的理論證據(jù)和題干信息進行分析，給出解釋并答題。試題?？疾槌s操作、方程式書寫、物質(zhì)轉(zhuǎn)化、成分分析等，考生從以下幾方面進行流程分析：物質(zhì)有哪些？該步驟發(fā)生什么反應？實驗操作有什么作用？目的是什么？例如工序②：初始物質(zhì)為MgO、Fe2O3，發(fā)生反應2CO2+MgO+H2O=Mg（HCO3）2，過濾是將不溶于水的Fe2O3 除去，目的是完成鐵元素和鎂元素分離，便于單獨回收得到純凈的含鐵和鎂的化合物。另外，關(guān)于溶度積計算也是易考查的點。

【答案】（1）Fe、Cr （ 2）溶解浸出 （ 3）MgO、Fe2O3 （ 4）2Na2CrO4+2CO2+H2O=Na2Cr2O7+2NaHCO3 ↓ （5）4Fe（CrO2）2+7O2+16NaHCO3=8Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O（6）② （7）8.37

物質(zhì)的制備和合成是化學的核心，也是高考考查的重點，試題結(jié)合當下“碳中和”熱點，考查情境也將與綠色環(huán)保相結(jié)合，內(nèi)容上主要考查無機物化學性質(zhì)、實驗操作和儀器使用，以及物質(zhì)的分離提純等。此類試題主干多為核心元素的轉(zhuǎn)化和雜質(zhì)元素的分離，看似雜亂無章、無從下手，但很多元素除雜方法和實驗操作都是固定的，平時同學們做題多積累記憶，在摸清做題技巧后，輔以元素化學和實驗相關(guān)知識，題目便可迎刃而解。