專項01-工藝流程的思維方法(原卷版)

備戰(zhàn)2022年高考化學－工藝流程專項復習系列專題1－工藝流程的思維路線一．工藝流程是核心考題：現(xiàn)階段高考試題的構(gòu)建理念試題選取的情境緊密聯(lián)系與人類密切相關(guān)的生產(chǎn)生活實際，試題的命制從情境素材開始，以學科素養(yǎng)為目標導向，選取某個學科素養(yǎng)的一個方面或幾個方面，深入考查學生學科素養(yǎng)的表現(xiàn)層次。生產(chǎn)生活中的實際問題應圍繞某一主題內(nèi)容，突出化學核心知識與理念，與主旨考查的學科素養(yǎng)和關(guān)鍵能力相對應，形成多維度、多角度、多層次的問題結(jié)構(gòu)。利用與生活相關(guān)的稍微簡單的實際問題，考查學生的簡單應用能力和辨識能力。利用科研前沿和生產(chǎn)實際的真實情境，展現(xiàn)研究過程或者生成過程的具體實際問題，考查學生的探究與創(chuàng)新能力。二．工藝流程的命題特點選取物質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)流程，考查應用基礎(chǔ)知識分析解決生產(chǎn)中的實際問題的能力以工業(yè)生產(chǎn)流程題的形式進行，符合新課改對情境素材的要求。該類試題取材于真實的工業(yè)生產(chǎn)，根據(jù)考查內(nèi)容和能力的需要，對物質(zhì)的實際工業(yè)合成流程進行簡化處理，設(shè)置基本概念、反應及轉(zhuǎn)化、反應原理和實際工業(yè)操作等相關(guān)問題?？疾閼孟嚓P(guān)知識解決實際問題的能力三．工藝流程的難點對待教材有的內(nèi)容：1．對已有概念、原理的理解水平不足2．對已有核心知識(概念)原理的提煉習慣不夠3．對實際問題情境中的遷移應用水平不高對待教材沒有的內(nèi)容：1．缺少研究物質(zhì)和反應的基本思路——識2．缺少實驗感知與實踐——做3．缺少基于實證的反思與評價——思四．正確識別流程（1）呈現(xiàn)模式（2）識圖方法圖1圖2圖3圖1箭頭表示反應物加入同時生成物出來；圖2箭頭表示反應物分步加入和生成物出來；圖3箭頭表示循環(huán)反應。五．整體分析－通讀試題，弄清流程目的，明確步驟原因處理試題時，切勿急于解答題中的設(shè)問（某些通用問題除外），要按“單主線法”的順序，仔細認真地通讀試題，從宏觀上整體把握試題難度和考點，初步了解原料、目的和提供的一些課本上沒有但題目中必須要用到的新信息。同時養(yǎng)成良好做題習慣，閱讀時隨手標記目的及相關(guān)信息。簡單閱讀后，應當深層次的提取流程圖中的雙主線（如黑白圖所示）：一是反應線，即物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系（考慮復分解及氧化還原）；二是操作線，即物質(zhì)在移動時所需的化學實驗操作。此時，要千萬注意：不要被極個別看不懂的細小環(huán)節(jié)蒙蔽雙眼，此時尚且不必將每個環(huán)節(jié)的原理都搞清楚，也不必將每個物質(zhì)都一推出。對于成績好的同學可以將常見考查形式整理出來，看到題干的設(shè)問，來預測可能的設(shè)問的問題，做到未卜先知。當然，在處理具體問題時要做到具體分析，綜合使用主線法，雙線法與三線法，最大程度上獲取有用信息。1．主線法分析：（1）流程圖一般三大部分（彩圖）：原料預處理、轉(zhuǎn)化與分離階段、獲取最終產(chǎn)物階段。（2）流程中要分析“進”、“出”物質(zhì)和仍然留在溶液中的離子等（否則可能漏掉副產(chǎn)品或干擾離子）。（3）一般默認進入的物質(zhì)過量，確保每一步目標元素利用率或轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品產(chǎn)率最高，損失最小。當然在某些特殊情況下要控制用量。2．雙線法分析：3．四線法分析：試劑線：為達到最終目的加入的物質(zhì)，起到氧化還原、非氧化還原的作用；轉(zhuǎn)化線：元素守恒—焙燒、溶浸、沉淀、煅燒、電解、結(jié)晶等；除雜線：復分解沉淀、置換沉淀、氧化還原沉淀；加熱產(chǎn)生氣體等；分離線：蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾（趁熱過濾）、洗滌、干燥等。六．局部分析—抓住關(guān)鍵，找準命題角度，做到步步為營通過整體分析，弄清化學工藝流程圖的主要目的之后，要按題設(shè)中的問題要求，再次回頭仔細分析、研究化學工藝流程中與問題相關(guān)的局部過程，有針對性地解決題設(shè)中提出的每一個問題。此時，針對一些生澀的“化工術(shù)語”，可能會阻礙對試題的有效解讀，應該進行針對性的講解、步驟性強的思維訓練，明確快速有效的解題策略，哪些術(shù)語是不可或缺的哪些是迷惑眼球的。（1）兩個明確①明確干擾設(shè)置的規(guī)律：對于陌生的干擾因素，通常是為了使整個化學工藝流程結(jié)構(gòu)完整而設(shè)置的，在題設(shè)的問題中沒有涉及或者不影響答題，此時可以跳過，跟著流程往下一步看，關(guān)注的重點應是其產(chǎn)物，對于陌生因素可以看前后流程的信息來大膽猜測。②明確以問題為導向的分析：工藝流程題設(shè)中的問題順序通常與流程圖的流程順序是一致的，且一個問題對應流程圖的一個或依次相連的若干個環(huán)節(jié)，做題時只需找到所需回答的問題與流程圖中相關(guān)信息的一一對應關(guān)系，“順藤摸瓜”就可以有效解決相關(guān)問題。（2）抓住關(guān)鍵，找準角度①抓住關(guān)鍵詞，流程圖或題干中的關(guān)鍵詞是分析和解決問題的直接證據(jù)。預處理階段－研磨（或粉碎）、灼燒（或焙燒、煅燒）、浸出（水浸、酸浸、堿洗）、攪拌，核心反應階段－氧化（或還原）、除雜（加入（或多或正好）沉淀劑、調(diào)控溶液的pH或范圍控制反應溫度、加入保護氣），分離提純階段—結(jié)晶與過濾、洗滌與干燥、脫水（的各種不同方法），后續(xù)階段—滴定計算，轉(zhuǎn)化率計算，產(chǎn)率計算，質(zhì)量分數(shù)計算。②找準角度，分析設(shè)問的角度對功底要求高，此時如果找準角度，就可以輕松的獲得信息，明確答題方向?；纠碚摚ㄑ趸€原反應、化學平衡、鹽類水解、電化學）控制反應條件（溫度、催化劑、壓強、原料配比、調(diào)節(jié)溶液的pH、選擇溶劑、除雜、產(chǎn)品分離）綠色化學（循環(huán)操作、環(huán)境保護、原子經(jīng)濟）經(jīng)濟角度（原料的利用率高、提高產(chǎn)物的產(chǎn)率或產(chǎn)量、降低能耗）安全生產(chǎn)（防止污染、爆炸、中毒等）。七．落筆成句—構(gòu)建模型，規(guī)范答題，獲得最大收益流程的最終目的就是收益最大化，解決流程題同理，在分析完問題后，如何正確的書寫是得分的關(guān)鍵，此時針對性的“技巧”“套路”“模板”就必須拿出來了。（1）獲得收益最大化工藝流程和其他問題不同，它的前后設(shè)問經(jīng)常關(guān)聯(lián)不大，前一問未作答，往往不會影響后面問題的作答。因此，在解答時，不會解答的問題要戰(zhàn)略性的放棄，先把能得到的分數(shù)得到，對于之前未解決的問題，回過頭來還是帶著問題看信息來尋找答案。考試的時候，以得分為第一任務。（2）大量訓練，構(gòu)建模型①想到答案不要急于書寫，要思考：答題角度，信息儲備，建立模型②積累各類實驗操作的固定答題模式，明確答題的規(guī)矩和規(guī)則；③注重文字、化學用語表達的準確性、嚴密性、科學性，力求做到答案層次分明，因果清晰。八．見微知著－明知錯誤，提前預警，避免低級失誤①答非所問－審題不清，抓不住關(guān)鍵字詞句，過濾掉關(guān)鍵答題要求，甚至指鹿為馬；②不遵守學科規(guī)范－不用化學原理分析，語言描述太隨意，不會使用學科語言；③基本功欠缺－亂用化學用語表述，書寫極為不規(guī)范；④答題毛糙－丟三落四，比如容量瓶不指明規(guī)格，物理量漏寫計量單位，電子式遺漏孤對電子，方程式未配平、漏寫反應條件、沉淀氣體符號等。九．命題訓練－動手繪制流程圖，體會出題人的意圖利用某含鉻廢液【含較低濃度濃度的Na2Cr2O7、Fe2(SO4)3】制備K2Cr2O7流程如下：1．用NaOH溶液調(diào)pH至3.6，產(chǎn)生紅褐色沉淀，過濾；2．向濾液中加入Na2SO3，一定操作后分離出Na2SO4?10H2O；3．將分離出Na2SO4?10H2O后的溶液調(diào)pH約為5，得到Cr(OH)3沉淀；4．在KOH存在條件下，向Cr(OH)3中加入足量H2O2溶液，得到黃色溶液；5．向黃色溶液中加入物質(zhì)A后，溶液變?yōu)槌燃t色，一定操作后得到K2Cr2O7固體；6．測定K2Cr2O7，固體的純度。建議設(shè)置的設(shè)問：（1）原料的處理階段時的條件控制（2）反應方程式的書寫（3）pH與沉淀溶解平衡結(jié)合的計算題（4）反應方程式的書寫（5）分離提純操作（6）純度計算十．典型工藝流程題【2021全國乙卷26題】磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。

該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表金屬離子Fe3+Al3+Mg2+Ca2+開始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全的pH3.24.711.113.8回答下列問題：（1）“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應的硫酸鹽，寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學方程式_________________________________________________。（2）“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是_________________。（3）“母液①"中Mg2+濃度為_______。（4）“水浸渣”在160℃“酸溶”最適合的酸是____________?！八崛茉钡某煞质莀___________、____________。（5）“酸溶”后，將溶液適當稀釋并加熱，TiO2+水解析出沉淀，該反應的離子方程式是_________________________________________________。（6）將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得______________，循環(huán)利用。【2020新課標Ⅰ卷26題】釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以+3、+4、+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+開始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列問題：（1）“酸浸氧化”需要加熱，其原因是________________________________。（2）“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成，同時還有___________離子被氧化。寫出VO+轉(zhuǎn)化為反應的離子方程式_________________________。（3）“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為，隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的_________________________。（4）“沉淀轉(zhuǎn)溶”中，轉(zhuǎn)化為釩酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是__________________。（5）“調(diào)pH”中有沉淀生產(chǎn)，生成沉淀反應的化學方程式是_________________________。（6）“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是_________________________?！?019新課標Ⅰ卷】硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工藝。一種以硼鎂礦（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問題：（1）在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應的化學方程式為___________________________。（2）“濾渣1”的主要成分有_________。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學試劑是_________。（3）根據(jù)H3BO3的解離反應：H3BO3+H2OH++B(OH)?4，Ka=5.81×10?10，可判斷H3BO3是_______酸；在“過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是__________________________________________。（4）在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為____________________________，母液經(jīng)加熱后可返回___________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是___________________________?！?017全國Ⅲ】重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：回答下列問題：（1）步驟①的主要反應為：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反應配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為__________。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是________________。（2）濾渣1中含量最多的金屬元素是____________，濾渣2的主要成分是_____________及含硅雜質(zhì)。（3）步驟④調(diào)濾液2的pH使之變____________（填“大”或“小”），原因是___________________（用離子方程式表示）。（4）有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到___________（填標號）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a．80℃ b．60℃ c．40℃ d．10℃步驟⑤的反應類型是___________________。（5）某工廠用m1kg鉻鐵礦粉（含Cr2O340%）制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2kg，產(chǎn)率為________?！?017全國Ⅰ】Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來制備，工藝流程如下：回答下列問題：（1）“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當鐵的浸出率為70%時，所采用的實驗條件為___________________。（2）“酸浸”后，鈦主要以形式存在，寫出相應反應的離子方程式__________________。（3）TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應40min所得