策略二 化學工藝流程題中的實驗分析

童建軍

化學工藝流程題就是將化工生產過程中的主要生產階段即生產流程用框圖形式表示出來，并根據生產流程中有關的化學知識步步設問，形成與化工生產緊密聯系的試題，體現了化學的真實性。化學工藝流程題通過簡明的流程圖，將實驗基本操作、儀器的使用、化學計算、化學方程式的書寫等內容綜合在一起，以化學視角觀察社會、科學、生活，關注化學學科最新發展，用化學知識解決實際問題。試題重視對實驗現象、操作過程分析能力的培養，注重對基本實驗知識的考查，充分體現了學以致用的目的，強調了化學與生產、生活的聯系，考查考生對化學實驗方案的分析和問題解決的能力，更突顯了化學是一門實用性的學科的特點。

（2）8.0≤pH<10.4

（3）bd

（4）蒸發濃縮，冷卻結晶

（5）125m2/81m1

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

（1）對于以提純某一物質為實驗目的的流程題，其實就是考查混合物的除雜、分離、提純的有關知識。當遇到這一類題時，要求考生一定要認真在流程中找出得到的主要物質是什么，混有的雜質有哪些；認真分析當加入某一試劑后，能與什么物質發生反應，生成了什么產物，要用什么樣的方法才能將雜質除去。只有這樣才能明白每一步所加試劑或操作的目的。

（2）對于以制備某一物質為實驗目的的流程題，要求考生注意以下幾個方面：①明確要制備的是什么物質，從題干或問題中獲取有用信息，了解產品的性質。題目中的信息往往是制備該物質的關鍵所在。若產物具有某些特殊性質（由題目信息獲得或根據所學知識判斷），則要采取必要的措施來避免在生產過程中產生其他雜質。②尋找在制備過程中所需的原料，寫出主要的化學方程式或制備原理，從中了解流程圖。若題目已給出制備物質時所需的原料，則一般會涉及物質的分離、提純等操作，所以在明確實驗目的之后，再寫出主要的化學方程式，觀察有沒有副產物，如果有，則剩余的步驟就是分離和提純了。

【變式練習3】NiSO4·6H2O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學鍍鎳、生產電池等。可以電鍍廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質）為原料獲得。工藝流程如下圖：

請回答下列問題：

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

（2）向濾液中滴入適量的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 ℃時加入NaOH調節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與生成沉淀的關系圖，圖中陰影部分是黃鐵礬穩定存在的區域[已知25 ℃時，Fe（OH）3的Ksp=2.64×10-39]。下列說法正確的是________（選填序號）。

a. FeOOH中鐵為+2價。

b. 若在25 ℃時，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4時除去鐵，此時溶液中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. 工業生產中常保持在85～95 ℃生成黃鐵礬鈉，此時水體的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單實驗方法是_____________。

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

；②_________________；③蒸發濃縮、冷卻結晶，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，a錯誤。pH=4，c（OH-）=1×10-10mol·L-1，c（Fe3+）==2.64×10-9mol·L-1，b錯誤。c項符合電荷守恒、得失電子守恒等守恒關系，也符合反應的酸堿性，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，之后蒸發濃縮、冷卻結晶、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

結合化學工藝流程考查化學實驗比單純考查實驗難度又上升一個檔次。但“萬變不離其宗”，考查的實驗知識仍是最基本的，如基本儀器使用、基本實驗操作等。所以在審題時，應粗看流程圖，沒必要看得非常明白（因耗時太多），然后接著往下看問題作答，容易的迅速寫下，做到“筆過留分”，難的再結合流程、信息回答。這樣做耗時短，能得到大部分分數。

（作者單位：東莞市東莞中學松山湖學校）

責任編校 李平安