高考化學(xué)工藝流程題案例分析

殷列+王春艷

摘 要：工藝流程題是近幾年高考化學(xué)中的熱點題型，對學(xué)生的理解程度要求較高，本文通過典型的工藝流程題的案例分析，使得學(xué)生掌握工藝流程題的題型、解題思路和解題技能。

關(guān)鍵詞：高考；工藝流程題；案例分析

一、 題型分析

化學(xué)工藝流程題是近幾年高考中的高頻考點，試題考察面廣，綜合性較強，多為流程圖和圖像形式出現(xiàn)，包含實驗操作、化學(xué)反應(yīng)、條件控制、產(chǎn)率計算等，側(cè)重考察學(xué)生獲取信息的能力、分析問題的能力、對已學(xué)知識的遷移、轉(zhuǎn)換、重組的能力。

二、 解題技能

1. 審題要點：①了解生產(chǎn)目的、原料及產(chǎn)品；②了解題目提供的信息；③分析各步的反應(yīng)條件、原理及物質(zhì)成分；④理解物質(zhì)分離、提純、條件控制等操作的目的及要點。

2. 答題切入點：①原料及產(chǎn)品的分離提純；②生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理；③生產(chǎn)要求及反應(yīng)條件；④有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計算；⑤綠色化學(xué)。

三、 典例分析

例 過氧化尿素[CO（NH2）2·H2O2]是一種白色粉末，溶于水呈弱酸性，過氧化尿素化尿素不穩(wěn)定，在痕重量金屬離子等活性催化劑的存在下迅速分解，工業(yè)生產(chǎn)過氧化尿素的原理和流程如圖：

原理：CO（NH2）2+H2O2CO（NH2）2·H2O2 （30℃下）

回答下列問題：

（1）CO（NH2）·H2O2中氮元素的化合價是 。

分析：依據(jù)化合價代數(shù)和為零，碳元素化合價為+4，CO（NH2）2中氫顯+1價，氧顯-2價，計算得氮元素為-3價。

（2）過氧化尿素鑒定反應(yīng)：在重鉻酸鉀酸性溶液中加入乙醚和少量過氧化尿素，振蕩，上層乙醚呈藍色，這是由于在酸性溶液中過氧化尿素中的過氧化氫與重鉻酸鉀反應(yīng)生成穩(wěn)定的藍色過氧化鉻（CrO5），寫出H2O2與重鉻酸鉀反應(yīng)的離子方程式： 。

本題為信息給予型的氧化還原反應(yīng)，利用題中信息：沉淀、溶液顏色、氧化性、還原性等信息寫出主要的反應(yīng)物和生成物，在依據(jù)電子守恒、電荷守恒配平。本題信息H2O2與K2Cr2O7

反應(yīng)生成CrO5，Cr元素化合價升高，表現(xiàn)了H2O2的強氧化性，自身還原為無污染的水。

4H2O2+Cr2O2-7+2H+2CrO5+54H2O

（3）經(jīng)過化學(xué)工藝流程后的產(chǎn)品為粗產(chǎn)品，已知30℃時，尿素的溶解度遠大于過氧化尿素的溶解度，則提純粗產(chǎn)品的操作順序是： 。

①洗滌；②蒸發(fā)濃縮；③過濾；④冷卻至30℃結(jié)晶；⑤溶解

分析：粗產(chǎn)品提純的一般過程：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，干燥。此類題也會考到具體的實驗操作，比如蒸發(fā)濃縮：加熱到有大量晶體析出時就停止加熱，再靠預(yù)熱蒸發(fā)。檢驗洗滌是否干凈：取最后一次洗滌液，加某溶液進行鑒別。

故：⑤②④③①

（4）攪拌過氧化尿素的攪拌器材一般用玻璃而非鐵質(zhì)，原因是 。

從物質(zhì)性質(zhì)考慮，題中信息過氧化尿素溶于水顯弱酸性，會與鐵反應(yīng)，再者H2O2會把鐵氧化為Fe3+。回顧鐵的鈍化現(xiàn)象，可將鐵質(zhì)容器放到濃硫酸或濃硝酸中，待氧化后拿出。

（5）Ⅰ. 未測定產(chǎn)品中H2O2的含量，常用KMnO4溶液滴定H2O2（MnO-4+5H2O2+6H+2Mn2++5O2+8H2O）。高錳酸鉀標準溶液通常放置時間較長，因此在滴定H2O2前，常用現(xiàn)配的草酸鈉溶液先標定出KMnO4溶液的濃度。

Ⅱ. 稱取過氧化尿素樣品2.000g，溶解在250mL容量瓶中定容，準確量取25.00mL于錐形瓶中，加入1mL 6mol/L的硫酸，用標定過的0.1000mol/L的高錳酸鉀標準溶液滴定至滴入最后一滴時溶液呈淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，三次滴定平均消耗KMnO4溶液8mL（KMnO4與尿素不反應(yīng)）

①H2O2的質(zhì)量分數(shù)是 。

本題是工藝流程題中的典型計算題，解決此類提的關(guān)鍵是看懂題意。依據(jù)氧化還原反應(yīng)比例關(guān)系得出：

2MnO-4 + 5H2O2+6H+2Mn2++5O2+8H2O

8×10-3×0.1000 2×10-3moL

所以2×10-3×34/2=34.0%

②若裝草酸鈉溶液的滴定管水洗后為潤洗，最終H2O2的質(zhì)量分數(shù)為 。

考查實驗誤差分析，考查范圍：滴定誤差、配置物質(zhì)的量濃度誤差等。方法：首先分析未潤洗造成草酸鈉滴多，所以高錳酸鉀濃度偏大，進而分析其他量。

未潤洗草酸鈉的滴定管，會使得KMnO4溶液濃度偏大，再依據(jù)KMnO4與H2O2的關(guān)系，可知道H2O2的質(zhì)量分數(shù)偏大。

總之，解決工藝流程題的關(guān)鍵是讀懂題意，要了解每個步驟的意圖，再依據(jù)化學(xué)中原理進行分析。

作者簡介：殷列，陜西省咸陽市，西藏民族大學(xué)附中；王春艷，陜西省咸陽市，咸陽彩虹中學(xué)。endprint