工艺流程题解题技巧
一、除杂、分离、提纯类工艺流程题 本质就是对混合物的除杂、分离、提纯。
①首先,找出要得到的主要物质是什么,混有哪些杂质;
②然后,认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物; ③最后,思考要用什么样的方法才能将杂质除去。 这样才能每一步所加试剂或操作的目的。
二、物质制备类工艺流程题
①先是确定要制备什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质(具有某些特殊性质的产物,要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质,比如:产品受热易分解,可能要低温烘干、减压烘干、减压蒸发等);
②分析流程中的每一步骤,从几个方面了解流程:反应物是什么?反应方程式是什么?该反应造成了什么后果?对制造产品有什么作用?
③从问题中获取信息,帮助解题。标准化问题要标准化回答。
题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。产物如果具有某些特殊性质,则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。如:
⑴如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。
⑵如果产物是一种会水解的盐,且水解产物中有挥发性的酸产生时,则要加相对应的酸来防止水解。如:制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质时,要蒸干其溶液得到固体溶质时,都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解,否则得到的产物分别是Fe2O3 、Al2O3 、MgO、CuO;而像Al2 (SO4)3 、NaAlO2 、Na2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al(OH) 3 、H2SO4 、NaHCO3 、NaOH 都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。
⑶如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂,则要防止它们发生氧化还原的物质,如:含Fe2+、SO32-等离子的物质,则要防止与氧化性强的物质接触。
⑷如果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。
⑸如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息,则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况,根据它们的不同变化,找出合适的分离方法。
三、工业流程题中常用的关键词
1
原材料:矿样(明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土,烧渣),合金(含铁废铜),药片(补血剂),海水(污水)
灼烧(煅烧):原料的预处理,不易转化的物质转化为容易提取的物质: 如海带中提取碘 酸:溶解、去氧化物(膜)、调节pH促进水解(沉淀)
碱:去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH促进水解(沉淀) 氧化剂:氧化某物质,转化为易于被除去(沉淀)的离子 氧化物:调节pH促进水解(沉淀)
控制pH值:促进某离子水解,使其沉淀,利于过滤分离
煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离;除去溶解在溶液中的气体,如氧气 趁热过滤:减少结晶损失;提高纯度
四、熟悉工业流程常见的操作与名词 工业流程题目在流程上一般分为3个过程: (1)原料处理阶段的常见考点与常见名词
①加快反应速率(途径:升高温度、搅拌、粉碎) ②溶解:
(2)分离提纯阶段的常见考点 ①调pH值除杂
③灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质高温下氧化、分解
a.控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 例如:已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
若要除去Mn2溶液中含有的Fe2,应该怎样做?
+
+
提示:先用氧化剂把Fe2氧化为Fe3,再调溶液的pH到3.7。
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+
2-3次
7、检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-):
答:取最后一次洗涤液,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀则说明未洗涤干净,若无白色沉淀则说明洗涤干净
8、如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2:
答:在干燥的HCl气流中加热(理由:干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解,且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽)
9、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值: 答:CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。
(原因:加CuO消耗溶液中的H+的,促进Fe3+的水解,生成Fe(OH)3沉淀析出)
10、调pH值使得Cu2+(4.7-6.2)中的Fe3+(2.1~3.2)沉淀,pH值范围是? 答:3.2~4.7。 理由:调节溶液的pH值至3.2~4.7,使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀,且不会引入新杂质
11、产品进一步提纯的操作: 答:重结晶 12、趁热过滤的原因即操作:
答:减少过滤时间、保持过滤温度,防止××杂质析出; 13、水浴加热的好处:
答:受热均匀,温度可控,且温度不超过100℃ 14、减压蒸发(小心烘干):
答:常压蒸发温度过高,××易分解;或者减压蒸发降低了蒸发温度,可以防止××分解 15、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去:
答:加入MgCl2溶液,充分搅拌,过滤,沉淀用蒸馏水水洗涤 16、蒸发浓缩用到的主要仪器有蒸发皿 、玻璃棒 、烧杯、酒精灯等 17、不用其它试剂,检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是:
答:加热法;取少量氯化铵产品于试管底部,加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净 18、检验NH4的方法是:
答:取××少许,加入NaOH溶液后加热,生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。 19、过滤的沉淀欲称重之前的操作: 答:过滤,洗涤,干燥,称重 20、检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是:
答:取少量上层清液或过滤后的滤液,滴加几滴KSCN溶液,若不出现血红色,则表明Fe(OH)3 沉淀完全。
2
+
b.调节pH所需的物质一般应满足两点: 能与H反应,使溶液pH值增大;不引入新杂质。 例如:若要除去Cu2溶液中混有的Fe3,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。
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+
+
②试剂除杂 :加入某种试剂,使杂质离子变为沉淀除去
③加热:加快反应速率或促进平衡向某个方向移动如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如:侯德榜制碱中的NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
④降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动 ⑤萃取
(3)获得产品阶段的常见考点:
①洗涤(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以防其水解。
③蒸发浓缩、冷却结晶:如除去KNO3中的少量NaCl。 ④蒸发结晶、趁热过滤:如除去NaCl中的少量KNO3。 ⑤重结晶 (4)其他常见考点
①化学方程式 ②实验仪器 ③计算 ④信息
五、化学工艺流程题常考问题
1、“浸出”步骤中,为提高××的浸出率,可采取的措施有:
答:适当提高反应温度、增加浸出时间,加入过量××,提高xx的浓度,边加边搅拌 2、如何提高吸收液和反应速率:
答:适当提高温度、增大吸收液的浓度、增大××与吸收液的接触面积或搅拌 3、从溶液中得到晶体:
答:蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥
4、过滤用到的三个玻璃仪器: 答:普通漏斗、玻璃棒、烧杯 5、过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因:
答:玻璃棒下端靠在滤纸的单层处,导致滤纸破损;漏斗中液面高于滤纸边缘 6、沉淀洗涤操作:
答:往漏斗中(工业上改为往过滤器中)加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作
21、检验滤液中是否含有Fe3+的操作是:
答:滴入少量KSCN溶液,若出现血红色,则证明有Fe3+。(或加NaOH,根据情况而定)
六、常见文字叙述套路
1、洗涤沉淀:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2-3次。 2、从溶液中得到晶体:蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-(洗涤)。 结晶应注意: (1)当溶液是单一溶质时
①所得晶体不带结晶水(如NaCl、KNO3): 蒸发、结晶
②所得晶体带结晶水(如CuSO4.5H2O等): 蒸发浓缩(至有晶膜出现),冷却结晶,过滤 (2)当溶液中有两种或以上溶质时
要得到溶解度受温度影响小的溶质:浓缩(结晶),趁热过滤 趁热过滤目的:减少结晶损失;提高纯度
要得到溶解度受温度影响大的: 蒸发浓缩,冷却结晶,过滤
七、对于目的为制备某一物质的流程题,要求学生注意以下几个方面:
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。
(5)如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息,则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况,根据它们的不同变化,找出合适的分离方法。
2、寻找在制备过程中所需的原料,写出主要的化学反应方程式或制备原理,从中了解流程图。
从近几年的高考题目中会发现,大多数题目都会给出制备物质时所需的原料,但一般会涉及到物质的分离、提纯的操作。所以在明确了实验目的之后,再写出主要的反应方程式,观察有没有副产品,如果有,剩余的步骤就是分离提纯了。 3、注意外界条件对工艺流程的影响
在很多流程图的题目中,我们经常会看到压强、温度等外界条件的出现,不同的工艺对物质反应的温度或压强有不同的要求,它所起的作用也不一样,但却都是能否达到实验目的的关键所在,也是命题专家们经常要考察学生的地方。对外界条件的分析主要可从以下两个方面着手: (1)对反应速率有何影响?
(2)对平衡转化率有何影响?这里主要说一说温度的影响,归纳总结之后,主要有以下几个方面的形式来考察学生:
①趁热过滤(或冰水洗涤)的目的:防止某物质降温时会析出(或升温时会溶解)而带入新的杂质;
②冰水中反应或降温反应的目的:防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动;
③反应中采取加热措施的作用:一般是为了加快反应速率或加速某固体的溶解; ④如果题目中要求温度控制在具体的一个温度范围内(可用水浴或油浴来控制):一般有以下几个目的:a、防止某种物质温度过高时会分解或挥发,也可能是为了使某物质达到沸点挥发出来,具体问题要具体分析。如侯德榜制碱中,将CO2通入NaCl的氨溶液中,保持溶液的温度为(30+2)℃,可得NaHCO3晶体,温度控制在这个范围,目的就是防止NaHCO3分解。而在Br2的制取过程中,出溴口的温度控制在80-90℃,目的就是要使Br2挥发出来而又减少水蒸气混入Br2中。
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1、明确题目目的是制什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质。
只有知道了实验目的,才能非常清楚的知道整个流程的意义所在,题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质(由题目信息获得或根据所学知识判断),则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况:
(1)如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如:侯德榜制碱中的NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
(2)如果产物是一种会水解的盐,且水解产物中有挥发性的酸产生时,则要加相对应的酸来防止水解。如:制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质时,要蒸干其溶液得到固体溶质时,都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解,否则得到的产物分别是Fe2O3 、Al2O3 、MgO、CuO;而像Al2 (SO4 )3 、NaAlO2 、Na2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al (OH) 3 、H2SO4 、NaHCO3 、NaOH 都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。
(3)如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂,则要防止它们发生氧化还原的物质,如:含Fe
2+
b、使催化剂的活性达到最好:如工业合成氨或工业SO2氧化为SO3时,选择的温度c、防止副反应的发生:如乙醇的消去反应温度要控制在170℃,原因是就是在140℃
、SO32-等离子的物质,则要防止与氧化性强的物质接触。
是500℃左右,原因之一就是使催化剂的活性达到最高。
(4)如果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