工艺流程题解法指导及实例分析

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关注社会，贴近生活，联系实际，灵活运用题给信息和所学化学知识解决生活、生产中的实际问题，一直是新课程改革的出发点和着力点，也是新课标中考命题的必然趋势。在近年来的中考中，化学工艺流程问题因为贴近生活实际，能激发学生的兴趣而异军突起，已逐渐成为中考化学的热点，备受命题者的青睐。

一、命题特点

化学工艺流程试题是新课程改革催生的一种新题型，也是近年来中考化学试题的特色之一。化学工艺流程试题就是将化工生产过程中的主要生产阶段，即生产流程，用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。工艺流程题的结构一般分为题头、题干和题尾三部分：题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)，题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来，题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置成系列问题，进而构成一道完整的化学试题。

在近年来的中考中，“化学工艺流程试题”命题内容广泛，密切联系生产、生活实际，设问方式灵活，充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想，其主要特征如下：

1.以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程，主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，题材丰富。

2.工艺流程所包含的学科知识比较基础，具有一定的代表性和典型性，流程图中可能出现超纲知识，但试题设问时不会涉及。

3.解答流程题不必将图中每一种物质都推出，一般是问什么推什么。试题的设问一般没有“连带效应”，即前后问题之间没有必然的联系，主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和应用的能力。

二、解题策略

1.明确目的，提取有用信息。题头一般是简单介绍该工艺生产的原料和工艺生产的目的(包括副产品)，以及提供一些课本上未出现过但题中必须要用到的信息。通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，进而明确生产目的――制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相关信息――物质反应的化学方程式、物质稳定性、物质溶解性等。

2.分析流程，弄清各步作用。首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质（原料）与最后一种物质（产品），从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清：生产流程过程中原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外，还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去？若要除去，采用什么操作方法除去？采取这样的方法，其目的是什么？

3.看清问题，准确规范作答。无论流程如何陌生复杂，最终命题者设置的问题仍然是课本、考纲所要求掌握的知识点。大多数问题用所学知识便可直接回答，但个别地方往往有悖所学知识，这时就要考虑产物、环保、产量、成本等等。所以答题时要看清所问问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性，如化学方程式要配平，分清所问是实验操作名称还是具体操作步骤等等。

三、解题方法

1.首尾分析法。对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质（原料）与最后一种物质（产品），从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。

2.截段分析法。对于用同样的原料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题，用截段分析法更容易找到解题的切入点。

3.交叉分析法。有些化工生产选用多组原材料，事先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原料生产所需的主流产品。以这种工艺生产方式设计的流程题，为了便于分析掌握生产流程的原理，方便解题，最简单的方法就是将提供的流程示意图划分成几条生产流水线，上下交叉分析。

4.“瞻前顾后”分析法。有些化工生产，为了充分利用原料，变废为宝，设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外，同时还要考虑将生产过程中的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这类题，可以用“瞻前顾后”分析法。“瞻前顾后”分析法，是指分析工艺生产流程时，主要考虑原料转化为哪种产品(即“瞻前”)，同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(即“顾后”)。

四、真题解读

1.考查生产硫酸的工艺流程。

例1(安徽)以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料，生产硫酸的简要流程图如下：

(1)写出流程图中一种氧化物的名称：。

(2)将黄铁矿粉碎，目的是。

(3)流程中SO2转化为SO3的化学方程式为。

(4)实验室稀释浓硫酸时应注意什么？。

(5)炉渣(Fe2O3)在工业上可用来。

解析：本题主要考查工业上生产硫酸的工艺流程。(1)氧化物是指由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，流程图中出现了三种氧化物，即二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、三氧化二铁(或氧化铁)(Fe2O3)。(2)将黄铁矿粉碎，其主要目的是增大反应物的接触面积，使黄铁矿反应更加充分，提高原料的利用率。(3)流程中SO2是在加热和有催化剂存在的条件下被氧气氧化为SO3，书写化学方程式时要特别注意反应条件的标注。(4)实验室稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿着烧杯壁缓慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，使浓硫酸溶于水放出的热量尽快散失，以免酸液沸腾，溅出伤人，切不可将水注入浓硫酸中。(5)炉渣(Fe2O3)中含有丰富的铁元素，在工业上可以用来炼铁。

答案：(1)二氧化硫(或三氧化硫或氧化铁)

(2)使黄铁矿与空气(或氧气)充分接触(3)2SO2+O2催化剂2SO3(4)将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢倒入水中，不断搅拌(意思相近即可)

(5)炼铁(合理即可)

2.考查合成尿素的工艺流程。

例2(南京)以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：

(1)尿素与熟石灰混合研磨(填“有”或“无”)刺激性气味。

(2)甲烷和水蒸气在高温及催化剂的条件下反应，生成CO和H2，该反应的化学方程式为。

(3)分离出氨后，可循环利用的两种物质是、。

解析：本题主要考查工业上合成尿素的工艺流程。(1)铵盐与熟石灰研磨会放出氨气，而尿素不属于铵盐，与熟石灰研磨不会放出氨气。(2)书写此类信息型化学方程式，关键是准确找到反应物、生成物和反应条件。(3)从氨气的合成塔出来的气体是氮气(N2)、氢气(H2)和氨气(NH3)的混合气体，氨气被分离后，剩余的两种气体为氮气(N2)和氢气(H2)，这两种物质可以循环利用。

答案：(1)无(2)CH4+H2O催化剂高温CO+3H2(3)氮气(或N2)氢气(或H2)(顺序可颠倒)

3.考查联合制碱法的工艺流程。

例3(梅州)我国化学家侯德榜发明了联合制碱法，其生产产品纯碱和副产品氯化铵的工艺流程如下图所示：

(1)NH3溶于水得到氨水，将无色酚酞溶液滴入氨水中，溶液呈色。

(2)写出反应Ⅰ的化学方程式：，该反应的基本类型为。

(3)操作a的过程是蒸发浓缩、、过滤。

(4)上述工艺流程中可循环利用的物质是。

解析：本题主要考查侯德榜的联合制碱工艺。(1)NH3溶于水得到氨水，氨水显碱性，可使无色酚酞溶液变红色。(2)纯碱是碳酸钠，碳酸氢钠在加热条件下生成碳酸钠、二氧化碳和水，该反应特征是“一变多”，属于分解反应。(3)操作a的过程是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤。(4)由工艺流程可知，上述生产中反应物需要通入二氧化碳，生成物中也有二氧化碳，所以二氧化碳可以循环利用。

答案：(1)红(2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2分解反应(3)冷却结晶

(4)CO2

4.考查制备新型净水剂氯化铁的工艺流程。

例4(潍坊)潍坊市继续实施农村集中供水工程，集中供水覆盖人口已达到90%以上。自来水厂常用氯气杀毒，用明矾、氯化铁等絮凝剂净化水。以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3・6H2O)的工艺流程如下：

回答下列问题。

(1)流程中需用30%的盐酸“酸溶”焙烧后的残渣(主要成分是氧化铁)，写出反应的化学方程式：。

(2)二氧化硫能形成酸雨，危害环境。常用下列方法除去：

方法1：将含二氧化硫的废气通入氨水中吸收二氧化硫。氨水的pH(填“大于”、“等于”或“小于”)7。

方法2：将含有二氧化硫的废气通入石灰石悬浊液中，在空气作用下生成硫酸钙和二氧化碳，从而除去二氧化硫，写出反应的化学方程式：。

(3)自来水厂通常用电解饱和食盐水制备Cl2，反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O通电2NaOH+Cl2+H2。现需要71t氯气用于自来水消毒，理论上需要含杂质10%的粗盐多少吨？同时生成烧碱多少吨？

解析：本题主要考查新型净水剂氯化铁的制备流程。(1)盐酸与氧化铁反应生成氯化铁和水。(2)氨水是一种弱碱，因此氨水的pH大于7；将含二氧化硫的废气通入石灰石悬浊液中，在空气作用下反应的化学方程式为：2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2。(3)根据需要的71t氯气，通过化学方程式可以计算出需要的氯化钠的质量和生成的氢氧化钠的质量，然后根据氯化钠的质量可计算出粗盐的质量。

答案：(1)Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

(2)大于2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2

（3）设电解的氯化钠的质量为x，生成烧碱的质量为y。

2NaCl+2H2O通电2NaOH+Cl2+H2

11780 71

xy71t

11771=x71tx=117t

需要含杂质10%的粗盐的质量为：117t1-10%=130t

8071=y71ty=80t

答：略。

5.考查从海水中获取化工产品的工艺流程。

例5(内江)海水是巨大的资源宝库。下图所示为利用海水为原料获得许多化工产品的流程图：

(1)要鉴别海水是硬水还是软水，可选用的试剂是。

(2)步骤①中选用蒸发结晶法而不用降温结晶法的理由是。

(3)制纯碱过程中，过滤操作所需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和。

(4)步骤②发生反应的化学方程式是，其基本反应类型为。用镁制造的一种镁铝合金，常用作生产飞机外壳的材料，该材料具有的优良性能有(任答一点)。

(5)步骤④发生的反应为置换反应(类似于金属与盐溶液之间的反应)，试写出该反应的化学方程式：，此反应能够发生是因为。

解析：本题主要考查从海水中获取纯碱、镁、溴等化工产品的工艺流程。(1)向海水中加入肥皂水时，如果产生的泡沫较多，则是软水；如果产生的泡沫很少或不产生泡沫，则是硬水。(2)步骤①中选用蒸发结晶法而不用降温结晶法，是因为氯化钠的溶解度受温度影响很小。(3)过滤操作所需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。(4)氢氧化镁和盐酸反应能生成氯化镁和水，该反应是两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物的反应，属于复分解反应。镁铝合金的优良性能有：强度高而密度小，机械性能好，韧性和抗腐蚀性能好等。(5)溴化钠和氯气反应能生成溴和氯化钠，此反应能够发生是因为氯气的非金属性比溴的非金属性强。

答案：(1)肥皂水(2)氯化钠的溶解度受温度影响较小(3)玻璃棒(4)Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O复分解反应强度高而密度小(或机械性能好或韧性和抗腐蚀性能好等)(5)2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2氯气的非金属性比溴的非金属性强