典型流程題的分類解析

高中化學的考查內容要求中學生能夠通過對實際事物、實驗現象、圖形、圖表的觀察，以及對自然界、社會、生產、生活中的化學現象的觀察，獲取有關的感性知識和印象，并進行初步加工、吸收、有序存儲的能力。高考試題中的流程題正是體現了這些要求，這類題具有較強的綜合性，命題內容廣泛，密切聯系生產、生活實際，設問方式靈活，充分體現了“起點高，落點低”的高考命題指導思想。自2005年廣東高考出現流程題后，已經連續5年在高考試題中出現，說明這類題型已經成為廣東高考的一種主要題型，也預示著在2010年理科綜合化學試題中有可能出現。

題型特點

1. 主題內容廣泛，密切聯系生產、生活實際，題材豐富。

2. 工藝流程相對穩定，所包含的學科知識比較基礎，具有一定的代表性和典型性，流程圖中可能出現超綱知識，但試題設問時不會涉及。

3. 解答流程題不必將圖中每一個物質都推出，一般是問什么推什么。試題的設問一般沒有“聯帶效應”，即前一問不能回答沒關系，不影響后面問題的回答。

答題指導

1. 應清楚物質的轉化關系和前后的轉化條件，整體把握試題的要求，再精確回答。

2. 明確流程中每一步的反應、產物、化學原理及在整個流程中的地位和作用。

3. 應結合流程圖思考從原料到產品依次進行了什么反應?利用了什么原理?每一步操作進行到什么程度最佳?每一步產生了什么雜質或副產物?雜質或副產物是怎樣除去的?

4. 看清所提問題，不能答非所問。

5. 注意評價或比較實驗方案要全面。

6. 注意描述語言的規范性和準確性。

典例歸納

一、以實驗操作構建流程

例1. (2009年廣東卷)某工廠生產硼砂過程中產生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、 Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下:

部分陽離子以氫氧化物形式完全深沉時溶液的pH見下表:

請回答下列問題:

(1)“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有(要求寫出兩條)。

(2)濾渣I的主要成分有。

(3)從濾渣Ⅱ中可回收利用的主要物質有 。

(4)Mg(ClO3)2在農業上可用作脫葉劑、催熟劑，可采用復分解反應制備:

MgCl2+2NaClO3=Mg(ClO3)2+2NaCl

已知四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如下圖所示:

①將反應物按化學反應方程式計量數比混合制備Mg(ClO3)2 .簡述可制備Mg(ClO3)2的原因: 。

②按①中條件進行制備實驗。在冷卻降溫析出Mg(ClO3)2過程中，常伴有NaCl析出，原因是:。除去產品中該雜質的方法是: 。

解析:(1)固體溶解及反應完全的措施一般是加熱、振蕩或攪拌，或是增大硫酸的濃度，所以答案應該從這些方面分析回答。(2)從題給信息可以看出pH調到5.5時Fe3+和Al3+沉淀完全，所以沉淀應該是氫氧化鐵和氫氧化鋁。(3)從流程變化，因為廢料浸出用到硫酸，可知濾液中應該含有硫酸根離子;從廢料成分中含有CaMg(CO3)2和兩次調節pH均用到氫氧化鈉，可知濾液中陽離子應該有鈉離子和鈣離子，所以從濾渣Ⅱ中可回收利用的主要物質是硫酸鈉和硫酸鈣。(4)①分析該題可以結合硝酸鉀與氯化鈉的分離方法思考，同時要注意題給圖示，從圖示上我們不難得到下列信息，一是相同溫度時氯酸鎂的溶解度最大，氯化鈉溶解度最小，二是氯酸鎂溶解度隨溫度變化最大，氯化鈉溶解度隨溫度變化最小。所以控制反應溫度的變化，可以控制可溶性物質的分離。②從題給圖示不難看出相同溫度時氯化鈉的溶解度最小，因此在冷卻降溫析出Mg(ClO3)2過程中一定會析出氯化鈉。由于氯酸鎂和氯化鈉均溶于水，溶于水的可溶性物質一般用結晶和重結晶的方法分離。

答案:(1)升高溫度、攪拌、過濾后再向濾渣中加入硫酸(多次浸取)(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)Na2SO4(4)①在某一時NaCl最先達到飽和析出;Mg(ClO3)2的溶解度隨溫度變化最大;NaCl 的溶解度與其他物質的溶解度有一定的差別。②降溫前溶液中NaCl已達飽和;降溫過程中NaCl溶解度會降低，會少量析出。重結晶。

二、以物質轉化構建流程

例3.(2009年天津卷)海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列。從海水中提取食鹽和溴的過程如下:

(1)請列舉海水淡化的兩種方法: 、。

(2)將NaCl溶液進行電解，在電解槽中可直接得到的產品有H2、 、 或H2、。

(3)步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br-，其目的為 。

(4)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可達95%，有關反應的離子方程式為 ，由此反應可知，除環境保護外，在工業生產中應解決的主要問題是。

(5)某化學研究性學習小組為了解從工業溴中提純溴的方法，查閱了有關資料，Br2的沸點為59℃。微溶于水，有毒性和強腐蝕性。他們參觀生產過程后，設計了如下裝置簡圖:

請你參與分析討論:

①圖中儀器B的名稱:。

②整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因是。

③實驗裝置氣密性良好，要達到提純溴的目的，操作中如何控制關鍵條件:。

④C中液體產生顏色為。為除去該產物中仍殘留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反應后，再進行的分離操作是。

解析:本題考查海水中提取溴的實驗。電解NaCl溶液的方程式為:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，其中Cl2有可能與NaOH會生成NaClO。步驟I中的Br2的濃度很小，多次用SO2反復吸收，最終用Cl2處理，則可獲得大量的工業溴。溴具有強氧化性可以氧化SO2，生成H2SO4，因此要注意酸對設備的腐蝕問題。溴具有腐蝕性，可以腐蝕橡膠。蒸餾的目的，就是通過沸點不同而提純Br2，所以要通過溫度計控制好Br2沸騰的溫度，盡可能使Br2純凈。

答案:(1)蒸餾法、電滲析法、離子交換法及其他合理答案中的任意兩種;(2)Cl2、NaOH、NaClO(3)富集溴元素(4)Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-，強酸對設備的嚴重腐蝕(5)①冷凝管②溴腐蝕橡膠③控制溫度計b的溫度，并收集59℃時的餾分④深紅棕色，分液(或蒸餾)

點評:此題為物質制備流程和實驗裝置相結合的試題，是必修1、必修2和選修4綜合考察的典范，主要考察了化合物的性質、電極反應式的書寫、實驗儀器和物質的分離。解答此題一定要看懂流程，抓住流程中和信息材料中的關鍵詞，使之與所學知識相結合。

三、以反應轉化構建流程

例4.(2009年江蘇卷)以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸亞鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸鈉和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下:

(1)反應I前需在FeSO4溶液中加入 (填字母)，以除去溶液中的Fe3+。

A. 鋅粉B. 鐵屑C. KI溶液D. H2

(2)反應Ⅰ需控制反應溫度低于35℃，其目的是。

(3)工業生產上常在反應Ⅲ的過程中加入一定量的醇類溶劑，其目的是 。

(4)反應Ⅳ常被用于電解生產(NH4)2S2O8(過二硫酸銨)。電解時均用惰性電極，陽極發生的電極反應可表示為。

解析:(1)在FeSO4溶液中除去溶液中的Fe3+，最好選用鐵屑或鐵粉，比較簡單。(2)如果溫度過高會導致NH4HCO3分解，同樣也會加快Fe2+的水解(溫度越高水解速率越快)這樣會使原料利用率降低。(3)由題目看出在III反應中生成的K2SO4為固體，而K2SO4在無機溶劑中溶解度是比較大的，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度，所以加入醇類溶劑的目的是降低K2SO4的溶解度。(4)根據陰陽極反應原理陽極失電子發生氧化反應，此題實質是電解硫酸銨溶液，在根據反應后的產物得出正確的答案。

答案:(1)B(2)防止NH4HCO3分解(或減少Fe2+的水解)(3)降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出。(4)2SO42--2e=S2O82-

點評:此題為化工流程題，主要考察了化合物性質，電極方程式書寫。做此類題要分析清楚每一個環節目的和結果是什么。這樣才能判斷各反應后的產物分別是什么。

復習建議

1. 重視教材的閱讀，能夠對概念、用語、原理、公式等從定義、表達式、內涵和外延上抓住實質和重點，從微觀本質上理解相關概念、原理的形成過程，而不僅僅是表面的結論和現成的規律，強化素質的培養;

2. 重視基礎知識的掌握，熟練地建立學科知識體系，關注化學方程式、化學用語、無機物化學式、有機物的結構式等書寫的規范性和準確性;

3. 重視審題素養的培養，杜絕不按要求答題、審題不清，答非所問、條理不清，關鍵性的文字說明沒有，如沒有表述“各取少量”“加水溶解”“加試劑，說操作”等現象的發生;

4. 注意試題情景與所學知識的融合，一定要明白試題問什么;考查的知識點是什么;考查的目的是什么;還能如何問;應該怎樣做;還能怎樣做。

鞏固練習

1.(2007年廣東卷)以氯化鈉和硫酸銨為原料制備氯化銨及副產品硫酸鈉，工藝流程如下:

氯化銨和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如下圖所示。

回答下列問題:

(1)欲制備10.7gNH4Cl，理論上需NaClg。

(2)實驗室進行蒸發濃縮用到的主要儀器有、燒杯、玻璃棒、酒精燈等。

(3)“冷卻結晶”過程中，析出NH4Cl晶體的合適溫度為 。

(4)不用其它試劑，檢查NH4Cl產品是否純凈的方法及操作是 。

(5)若NH4Cl產品中含有硫酸鈉雜質，進一步提純產品的方法是 。

2.(2008年山東卷)工業上對海水資源合理開發利用的部分工藝流程如圖所示:

(1)電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽，離子膜和隔膜均允許通過的分子或離子是。電解槽中的陽極材料為。

(2)本工藝流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4順序制備?原因是

。

(3)溴單質在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳與水不互溶，故可用萃取溴，但在上述工藝中卻不用四氯化碳，原因是 。

參考答案

1.(1)11.7(2)蒸發皿(3)33-40℃之間(4)方法:加熱法:操作過程:取氯化銨產品于試管底部加熱，無殘留物。(5)重結晶

解析:(1)本問比較簡單，只要把氯化鈉和硫酸銨制備氯化銨及硫酸鈉的復分解反應寫出來，按照反應式進行簡單的計算就可以了，但要注意有效數字的寫法，由于給了10.7，小數點后保留一位，后面的NaCl在求解的時候小數點也和給定的條件一樣保留一位。(2)本問要求寫出蒸發濃縮用到的主要儀器。蒸發濃縮是直接加熱，首先需要蒸發皿。(3)當溶液冷卻到40℃時，氯化銨和硫酸鈉相比，溶解度最小，開始冷卻析出，一直到33℃，再低于該溫度時，硫酸鈉的溶解度小于氯化銨了，硫酸鈉開始析出，所以范圍只能是兩者之間，即33—40℃之間。(4)題目要求不用其他試劑，這樣就排除了通過加入其他試劑進行鑒定的可能性。氯化銨在加熱的條件下能分解成HCl和NH3，采用加熱法進行鑒定是最可靠的方法。要鑒定產品是否純凈，不僅要采用加熱法，還要觀察產品是否有殘留，以確定是否只有氯化銨而沒有其他物質。(5)將兩種鹽進行分離，常規的實驗操作就是重結晶。

2.(1)陽離子(或Na+)，鈦(或石墨)(2)否。如果先沉淀Mg(OH)2，則沉淀中會夾雜有CaSO4沉淀，產品不純。(3)四氯化碳萃取法工藝復雜、設備投資大;經濟效益低、環境污染嚴重。

解析:(1)工業上用離子交換膜法電解食鹽水時采用的陽離子交換膜只允許Na+通過，隔膜電解槽中的隔膜只允許水和離子通過，則二者均允許通過的離子或分子共同的是陽離子(或Na+)，電解槽中用來做陽極的是鈦或石墨。(2)硫酸鈣是微溶性的物質，如果先反應生成氫氧化鎂，則在加入石灰水生成氫氧化鎂沉淀的同時，過量的Ca(OH)2會生成硫酸鈣沉淀，造成產品中有雜質，使產品不純。(3)用四氯化碳萃取溴時需要的工藝復雜，設備投資大，而且四氯化碳會造成環境污染。

責任編校李平安