浅议初中化学工业流程题的解题技巧

期刊: 大东方 DOI: PDF下载

缪卓月

昆山市葛江中学 215300

摘要

化学工业流程题是近几年江苏省苏州市化学中考常见的考查题型,对学生信息加工处理能力要求较高,因此很多学生难以系统地掌握工业流程题的做题思路和解题技巧,无法获得高分。本文以两道近几年江苏省中考真题为情境,编写了工业流程题中涉及的典型考题,分析了其做题思路和关键的得分点,有助于学生进一步掌握工业流程题的解答方法。


关键词

工业流程题;解题技巧;中考

正文


工业流程题是近几年江苏省苏州市化学中考的热门题型,能够系统考查学生对物质的性质与应用、转化与制备的综合理解和运用。但工业流程题对学生的信息加工处理能力要求较高,很多学生经过很长一段时间的训练仍然不得章法,因此系统总结工业流程题的答题思路和技巧非常重要。

例题1 2018年无锡市中考改编)MgSO4•7H2O是一种重要的化工原料,某工厂以一种镁矿石(主要成分为SiO2MgCO3,还含有少量FeCO3)为原料制备MgSO4•7H2O的主要流程如图:

已知:1SiO2既不溶于水也不溶于稀硫酸。

2MgSO4•7H2O48.1℃以下的潮湿空气中稳定,在温热干燥空气中易失去结晶水。

3MgSO4•7H2O易溶于水,微溶于乙醇。
1)反应前需将镁矿石粉碎,目的是                                        

2)加入过量稀硫酸的目的是                                       

解析 对于工业流程题,最重要的是理清楚每一步操作发生了哪些反应,反应后剩余物质是什么。对于粉碎、喷淋等操作,是反应前的预处理,目的是增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分,因此(1)答案为:增大镁矿石与稀硫酸的接触面积,使反应更快更充分。除了用粉碎、喷淋等措施外,适当升温、适当提高硫酸浓度、适当延长浸取时间、搅拌等方法也能使反应更快更充分,从而提高原料浸取率。

对于加入物质的作用,应考虑所加物质会与该操作中哪些物质反应,此处稀硫酸是与镁矿石中的MgCO3FeCO3反应,而加入过量试剂的目的使其完全反应完,因此(2)答案为:使镁矿石中的MgCO3FeCO3完全反应完。

3操作a”的名称是          

解析 反应后的混合物通过操作a后分成了废渣和溶液两部分,因此是通过过滤操作使难溶性固体与液体分离,答案为:过滤。
4溶液A”中加入H2O2溶液会生成Fe2(SO4)3,该反应的化学方程式为                

此过程温度不宜过高,原因是                             

解析 对于工业流程题中的任意一步操作,进入操作的物质是反应物,出去的物质是生成物,根据“化学反应前后元素种类不变”,能与H2O2反应生成Fe2(SO4)3的应是上一步操作中生成的FeSO4,而生成物中还缺氢元素,配平后化学方程式为:2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O

温度对反应的影响可分为有利影响和不利影响。有利的方面在于温度升高能加快反应速率,不利的方面可能导致升高温度后,气体的溶解度减小或某些特殊物质受热分解、挥发。此处应考虑温度升高对反应的不利影响,熟悉特殊物质H2O2具有受热易分解的性质,因此答案为:防止温度过高,H2O2受热分解。

5)加入的稀硫酸不宜过量太多,原因是                                   

解析 所加试剂需过量,但不宜过量太多,一般考虑后续操作中需用其他试剂除去,因此答案为:避免调节pH时消耗过多的MgO,浪费药品。

6)选用MgO调节pH使Fe3+转化为沉淀,而不选用NaOH的原因是                    

解析 除杂的思路是除去原有的杂质而不引入新的杂质,因此最理想的除杂方法是将杂质转化为产品。如果用NaOH与硫酸反应来调节pH,会引入新的杂质Na2SO4,使产品不纯,而用MgO与硫酸反应,则是转化为产品MgSO4。因此选用MgO调节pH,而不选用NaOH的原因是:不引入新的杂质Na2SO4

7)部分离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如表所示。最适宜的pH                   

离子

开始沉淀时的pH

完全沉淀时的pH

Fe3+

2.7

3.7

Mg2+

8.0

10.1

解析 调节pH的目的是使杂质Fe3+完全沉淀,而产品Mg2+不沉淀,因此最适宜的pH范围是:3.7pH8.0

8)流程中获得七水硫酸镁前省略的操作是                                    、过滤、洗涤和低温烘干。
解析 结晶法提纯产品的一般步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶(或蒸发结晶)、过滤、洗涤、干燥。对于溶解度随温度降低而减小,且受温度影响较大的物质,一般采用冷却结晶法提纯。若所需产品含结晶水,一般也采用冷却结晶的方法,防止晶体受热失去结晶水。此类型的题目通常还需考虑结晶适宜的温度范围,根据题干所给信息MgSO4•7H2O48.1℃以下的潮湿空气中稳定”,合理的操作为:48.1℃以下蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和低温烘干。

9)为什么不直接将溶液C蒸发结晶制备MgSO4•7H2O原因:(用化学方程式表示)

                                          
解析 若所得产品含结晶水,蒸发结晶较易失去结晶水,因此答案为:MgSO4•7H2O△ MgSO4+7H2O

10)用乙醇洗涤MgSO4•7H2O晶体的目的是                                   

解析 洗涤的目的是为了除去晶体表面的可溶性杂质,但由于MgSO4•7H2O易溶于水,必然导致洗涤时部分MgSO4•7H2O产品溶于水,使产率降低。根据题干所给信息MgSO4•7H2O易溶于水,微溶于乙醇”,可用乙醇洗涤,减少MgSO4•7H2O晶体因溶解而造成的损耗。除此以外,乙醇易挥发,便于后续低温、快速干燥。因此答案为:减少MgSO4•7H2O晶体因溶解而造成的损耗,乙醇易挥发,便于低温、快速干燥。

除此之外,检验晶体是否洗涤干净的方法也是常考知识点。

例题2 2022年泰州市中考改编)高纯碳酸钙广泛应用于精密电子陶瓷、医药等生产。如图为模拟制备高纯碳酸钙的主要流程,已知该大理石中杂质是二氧化硅和氧化铁,且二氧化硅不溶于水和稀盐酸。

解析 转化步骤后,得到的碳酸钙固体表面含有可溶性杂质NH4Cl等,要检验NH4Cl是否洗净,可向最后一次洗涤液中滴加AgNO3溶液,若不含NH4Cl,则不会产生AgCl沉淀,即不能看到白色沉淀产生。因此检验晶体已洗净的操作方法应表述为:取最后一次洗涤液于试管,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,则已洗净。

结语

读懂工业流程题,最重要的是要理清楚每一步操作发生了哪些反应,确定反应后还有什么物质。题干中所给的补充信息都是解题的必要信息,只有将这些信息与所学知识结合,才能真正读懂整个流程。对于工业流程题中的文字表述类题目,一般都有固定的答题技巧,掌握精准的得分点,工业流程题也就没有那么难以提高了。


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