(3)看箭头:进入的是投料(即反应物);出去的是生成物(包括主产物和副产物)。
(4)看三线:主线主产品;分支副产品;回头为循环。
(5)找信息:明确反应条件控制和分离提纯方法。
(6)关注所加物质的可能作用:参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。
3.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的生产工序)试题,首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)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)分段分析法:对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题,用分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,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材料生产所需的主流产品,这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线,然后上下交叉分析。
类型1 制备型工艺流程题
1.物质制备过程的条件控制
(1)控制体系的环境氛围
①需要在酸性气流中干燥FeCl3、AlCl3、MgCl2等含水晶体,抑制水解并带走因分解产生的水汽。
②营造还原性氛围,防止还原性物质被氧化。如加入铁粉防止Fe2+被氧化。
③加入氧化剂进行氧化。如加入绿色氧化剂H2O2将Fe2+氧化转化为Fe3+,绿色氧化剂H2O2的优点:不引入新杂质,对环境无污染。
(2)控制反应温度
①加热:加速溶解、加快反应速率或促进平衡向某个方向移动(如促进水解生成沉淀)。
②降温:防止某物质在某温度时会溶解或分解,或促进平衡向某个方向移动。
③控制温度在一定范围内:综合多方面因素考虑。如使反应速率不至于太慢、抑制或促进平衡移动、防止反应物分解、防止副反应发生、使催化剂的催化活性最高等。
④如题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息,则要根据它们溶解度随温度升高而改变的情况,寻找合适的结晶分离方法。
2.在流程题中,常会看到压强、温度等外界条件的出现,不同的工艺对化学反应的温度或压强有不同的要求,其所起的作用也不一样,但都是能否达到实验目的的关键所在,也是命题专家们经常考查的地方。对外界条件的分析主要从对反应速率和平衡转化率的影响这两个方面着手。如
①使催化剂的活性达到最高:如工业合成氨或SO2的催化氧化反应,选择的温度是500 ℃左右,原因之一就是这样可使催化剂的活性达到最高。
②对于一些工艺来说,降温或减压都可以减少能源成本,降低对设备的要求,达到绿色化学的目的。
[典例示范]
(2017·全国卷Ⅰ,27) Li4Ti5O12和LiFePO都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿②(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下: