陳進前，全國優(yōu)秀教師，浙江省特級教師，浙江省有突出貢獻中青年專家，浙江省首批化學奧林匹克競賽特級教練，杭州市高中化學教研大組組長，杭州市、麗水市、義烏市等地“名師工程”導師。

流程圖題（包括化工流程圖題、實驗流程圖題）綜合性強、能力要求高，是每年高考的保留題，主要用來考查學生用化學視角觀察和分析生產、生活、實驗等實際問題的能力，是后階段復習中必須突破的重點之一。流程圖題大多由題頭、工藝流程圖、題設問題等三部分構成，從解題角度看，解答流程圖題的本質就是用化學視角解譯試題中流程圖中的各種信息，破譯其中的化學密碼。

一、解譯題頭中的信息

題頭部分中往往包含著關于化工生產目的（或實驗目的）、原料的化學成分、產品的化學成分、產品純度要求等信息。有些試題中還會在題頭中給出一些化學常數(shù)（如電離常數(shù)、溶度積常數(shù)、金屬離子沉淀的pH控制范圍）、新反應的條件、新反應的規(guī)律等補充信息。審題時，需要解題者用化學視角去尋找、收集、解譯這些重要信息，將這些關鍵信息轉化為解題的判斷依據(jù)。

例1 （2013年新課標Ⅱ卷）氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅[含有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等雜質]的流程如下：

提示：在本實驗條件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化，高錳酸鉀的還原產物是MnO2。

回答下列問題：

（1）反應②中除掉的雜質離子是 ，發(fā)生反應的離子方程式為 。在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是 。

（2）反應③的反應類型為 ，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有 。

（3）反應④形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是 。

（4）反應④中產物的成分可能是ZnCO3·xZn（OH）2。取干燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產品8.1 g，則x等于 。

【簡析】原料（工業(yè)氧化鋅）中含有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等雜質，目的是制取高純氧化鋅，題給流程中Ni（Ⅱ）不能被氧化、高錳酸鉀只能被還原為MnO2。由此可知題給流程圖中一定有相應的操作步驟要除去這些雜質，再結合流程圖作出下列分析和判斷：

（1）反應①后所得浸出液主要成分是ZnSO4、MnSO4、NiSO4、FeSO4；

反應②應該是將Fe2+、Mn2+轉化為沉淀而除去，可確定加入KMnO4發(fā)生的反應為：

MnO4-+3Fe2++7H2O=3Fe（OH）3↓+MnO2↓+

5H+

2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+

若是溶液pH較低時，加入KMnO4溶液中的Fe2+和Mn2+不能生成沉淀，無法除去含鐵元素和錳元素的雜質。

（2）反應③的目的是通過Zn單質與Ni2+離子發(fā)生置換反應而除去Ni2+離子，得到濾渣中必定含有鋅、鎳等成分。

（3）反應④的目的是將Zn2+轉化為沉淀（碳酸鋅或堿式碳酸鋅），原溶液中含有大量K+、SO42-等離子，所以可取少量最后流出的水洗液于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗滌干凈。

（4）用問題中所給信息可計算出x=1。

例2 為了回收利用SO2，有人研制了利用低品位軟錳礦漿（主要成分是MnO2）吸收高溫焙燒含硫廢渣產生的SO2廢氣，制備硫酸錳晶體（MnSO4·H2O）的生產流程，其流程圖如下所示。已知：浸出液的pH<2，其中的金屬離子主要是Mn2+，還含有少量的Fe2+、Al3+等其他金屬離子。

相關金屬離子形成氫氧化物沉淀時溶液的pH見下表：

離子 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH

Fe2+ 7.6 9.7

Fe3+ 2.7 3.7

Al3+ 3.8 4.7

Mn2+ 8.3 9.8

（1）含Al3+的鹽常用作凈水劑，用離子方程式表示其凈水原理 。

（2）浸出過程中主要反應的化學方程式是 。氧化過程中主要反應的離子方程式是 ，設計該環(huán)節(jié)的原因是 。

（3）用石灰漿調節(jié)pH，應控制pH的范圍是 。濾渣的主要成分是 。

【簡析】該生產流程目的是“將廢氣中SO2轉化為MnSO4·H2O”，原料是“SO2、MnO2”。由表格信息可知Fe3+、Al3+、Fe2+、Mn2+四種金屬離子轉化為氫氧化物沉淀的pH依次增大。

（1）鋁鹽作凈水劑是由于Al3+水解：

Al3++3H2O Al（OH）3+3H+

（2）浸出過程中，實質上是SO2與軟錳礦發(fā)生氧化還原反應，由于浸出液含有Fe2+、Al3+等其他金屬離子，加MnO2時可跟Fe2+發(fā)生反應。反應式分別為：

SO2+MnO2=MnSO4

2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O

由于Fe2+、Mn2+離子沉淀的pH較接近，為了減少Mn2+離子損耗需將Fe2+氧化為Fe3+，再控制溶液pH將Fe3+從混合溶液中除去。

（3）控制pH的目的是為了既能完全除去Fe3+、Al3+等，又不能使Mn2+變成沉淀，所以pH范圍應在4.7≤pH<8.3。由于硫酸鈣的微溶，所得濾渣中主要成分除了氫氧化鐵、氫氧化鋁外，還有硫酸鈣。

二、解譯流程圖中的信息

題中給出的流程圖是解題信息的密集區(qū)，與解題有關的信息可分成兩類：第一是關于物質轉化方面信息（反應條件、反應物、產物等）；第二是關于物質分離和提純的操作步驟方面信息（操作方法、連接關系等）。解譯流程圖中信息密碼時，要特別注意以下三點：

（1）根據(jù)題設問題情景轉譯流程圖中的陌生術語。在流程圖中常常會出現(xiàn)一些跟化工生產相關的專用術語（如熔煉、煅燒、酸溶、堿溶等），也會出現(xiàn)一些不常見的跟實驗相關的名詞（如浸取、濾餅等），因此，要聯(lián)系問題情景將其轉譯，使之與已學知識聯(lián)系起來。

（2）重視解讀流程圖中一些關鍵信息。如，“調pH”是常常出現(xiàn)的信息，至少要考慮以下幾種因素：①pH是由低往高調（需要加堿性物質），還是由高往低調（需要加酸性物質）？②pH調到什么范圍？③調pH的目的是除雜，還是生成某種產物？

（3）學會從多種途徑判斷化學反應。判斷化學反應的關鍵是確定反應物、產物的化學式，流程圖中會給出一些“碎片信息”，解題者要收集這些分散的“碎片信息”，整合加工后作出完整的判斷。如：根據(jù)已知反應物的性質判斷未知反應物及可能生成的產物；根據(jù)已知反應物及其產物來判斷另一種反應物所表現(xiàn)的性質；根據(jù)反應條件判斷反應產物等。

例3 （2013年安徽卷）二氧化鈰CeO2是一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質）。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設計實驗流程如下：

（1）洗滌濾渣A的目的是為了除去

（填離子符號），檢驗該離子是否洗凈的方法是

。

（2）第②步反應的離子方程式是 ，濾渣B的主要成分是 。

（3）萃取是分離稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP （填“能”或“不能”）與水互溶。實驗室進行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有 、燒杯、玻璃棒、量筒等。

（4）取上述流程中得到的Ce（OH）4產品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.1000 mol·L-1 FeSO4標準溶液滴定至終點時（鈰被還原為Ce3+），消耗25.00 mL標準溶液。該產品中Ce（OH）4的質量分數(shù)為 。

【簡析】沉淀洗滌（包括晶體洗滌）、萃取、滴定等化學基本實驗問題構成了各個小題。

（1）觀察流程圖中信息可知濾渣表面可能吸附有Fe3+等雜質離子，所以洗滌濾渣A的目的是為了除去濾渣表面的Fe3+。要檢驗濾渣是否洗凈，可以取最后流出的濾液作樣品，加入KSCN溶液，若不出現(xiàn)紅色，則已洗凈；反之，則未洗凈。

（2）觀察流程圖可發(fā)現(xiàn)，操作②后有Ce3+生成，說明H2O2是還原劑。濾渣B的主要成分是二氧化硅。反應的離子方程式為：

2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O

（3）要從水溶液中萃取，萃取劑應該不溶于水。萃取、分液操作都要用到分液漏斗。

（4）根據(jù)化合價變化可發(fā)現(xiàn)，滴定時1 mol Ce（OH）4跟1 mol FeSO4完全反應。所以有：

n[Ce（OH）4]=n（FeSO4）=0.1000 mol/L×0.025 L=0.0025 mol

產品中Ce（OH）4的質量分數(shù)為：

0.0025 mol×208 g/mol÷0.536 g=0.97

例4 （據(jù)2010年福建卷改編）工業(yè)上常用菱鋅礦生產硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生產工藝流程示意如下：

（1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是 。

（2）針鐵礦（Goethite）是以德國詩人歌德（Goethe）名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學式量為89，化學式是 。寫出濾液1中調pH、加漂白粉后生成針鐵礦的離子方程式

。

（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調節(jié)“濾液2”的pH時，理論上可選用的最大區(qū)間為 。

Mg（OH）2 Zn（OH）2 MgCO3 CaCO3

開始沉淀的pH 10.4 6.4 — —

沉淀完全的pH 12.4 8.0 — —

開始溶解的pH — 10.5 — —

Ksp 5.6×10-12 — 6.8×10-6 2.8×10-9

（4）工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過程中，合適的反應物是 （選填序號）。

a.大理石粉 b.石灰乳

c.純堿溶液 d.燒堿溶液

（5）“濾液4”之后的操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、 、 、 。

（6）分析圖中數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中ZnCO3的質量分數(shù)不低于 。

【簡析】題給流程圖中有三處要求調pH，濾液1中調pH的目的是要在含有Mg2+、Zn2+、Fe2+混合溶液中只除去鐵元素，所以應加氧化劑將Fe2+離子轉化為Fe3+，pH應控制在6.4以下。濾液2調pH的目的是要在含有Mg2+、Zn2+混合溶液中只生成 Zn（OH）2沉淀，所以pH是控制在8.0≤pH≤10.4。濾液3含有Mg2+、Ca2+離子，要制取Mg（OH）2需要加堿性較強的物質，所以應選石灰或燒堿。

對于（2）問，還要結合問題中信息（組成元素是Fe、O和H，化學式量為89）求出針鐵礦的化學式，進而寫出相關反應的離子方程式。

解答（6）問時，要注意流程圖中有m1 kg菱鋅礦、m2 kg ZnO、m3 kg ZnSO4·7H2O等三個數(shù)據(jù)，由于從“沉淀2濾液4”的過程中加過鋅粉，所以m3 kg ZnSO4·7H2O是干擾數(shù)據(jù)，不能用于計算菱鋅礦粉中ZnCO3 的質量分數(shù)。

【答案】（1）增大反應物接觸面積或增大反應速率或使反應更充分

（2）FeO（OH）（或其他合理答案）

2Fe2++4OH-+ClO- =2FeO（OH）+Cl-+H2O

（3）8.0≤pH≤10.4（或其他合理答案）

（4）b d

（5）過濾，洗滌，干燥（或其他合理答案）

（6）125m2/81m1

從例1、例3、例4可發(fā)現(xiàn)，流程圖類試題中常包含關于物質組成（求化學式）、質量分數(shù)（求產品或原料中某成分的含量）、滴定實驗（濃度、化學方程式相關計算）等與化學實驗相關的定量分析問題，所以在復習過程中要注意訓練化學基本計算的能力。

三、解譯題設問題中的信息

流程圖題中設置的問題，可分成以下三類：①與試題中流程圖無關，僅就已學知識，不需要題給信息就可回答；②問題項中沒有附加信息，只要用題頭、流程圖中信息就可回答；③問題項中又給出附加信息，需要將題頭、流程圖、題設問題中三方面信息綜合起來才能解答。

例5 下面是一種已獲得專利的KNO3的制備方法的主要步驟：

（1）反應I中，CaSO4與NH4HCO3的物質的量之比為1∶2，該反應的化學方程式為 。

（2）反應Ⅱ需在干態(tài)、加熱的條件下進行，加熱的目的是 。從反應Ⅳ所得混合物中分離出CaSO4的方法是趁熱過濾，趁熱過濾的目的是 。

（3）檢驗反應Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4樣品溶解于水， 。

（4）整個流程中，可循環(huán)利用的物質除（NH4）2SO4外，還有 （填化學式）。

【簡析】本題（1）（2）（4）要將流程圖中信息、所設問題中的信息結合起來才能獲得答案，（3）直接利用所設問題中的信息就可解答。

（1）根據(jù)所設問題中信息可知反應I的反應物是CaSO4、NH4HCO3（1∶2），觀察流程圖又知產物CO2、CaCO3、（NH4）2SO4，進而可得出化學方程式為：

CaSO4+2NH4HCO3=CaCO3+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑

（2）（NH4）2SO4、KCl晶體充分混合后相當于是（NH4）2SO4、KCl、NH4Cl、K2SO4四種物質的混合物，加熱時NH4Cl易分解成為NH3、HCl氣體，溫度稍低時NH3、HCl易化合為NH4Cl，達到用“（NH4）2SO4、KCl晶體”作為原料制取NH4Cl、K2SO4晶體的目的。顯然，若在水溶液中無法達到類似的效果。

反應IV是用K2SO4、Ca（NO3）2溶液作為原料，利用CaSO4微溶于水的性質制取KNO3晶體，由于KNO3的溶解度隨溫度降低減小幅度大，溫度低時會析出較多KNO3晶體。

反應II中“加熱”的目的是：加快NH4Cl分解速率，從 （NH4）2SO4、KCl的混合物中制得NH4Cl、K2SO4。

反應IV中“趁熱過濾”的目的是：防止結晶，減少KNO3的損耗。

（3）從“K2SO4中是否混有KCl”可確定實質是：在大量SO42-離子存在下檢驗少量Cl-離子。所以可用如下操作：加入Ba（NO3）2溶液至不再產生沉淀，靜置，再取上層清液往其中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，說明K2SO4中混有KCl。

（4）根據(jù)流程圖就可確定，可循環(huán)的物質還有CaSO4和KNO3（母液中）。

例6 釔是一種稀土元素，是激光和超導的重要材料。它屬于活潑金屬，常見化合價為+3。我國蘊藏著豐富的釔礦石（Y2FeBe2Si2O10），用釔礦石為原料生產氧化釔的主要流程如下：

已知：①有關金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表：

開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH

Fe3+ 2.7 3.7

Y3+ 6.0 8.2

②在周期表中，鈹、鋁元素處于第二周期和第三周期的對角線位置，化學性質相似。

（1）釔礦石（Y2FeBe2Si2O10）的組成用氧化物的形式可表示為 。

（2）欲從Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be（OH）2沉淀。則

①最好選用鹽酸、 （填字母）兩種試劑，再通過必要的操作即可實現(xiàn)。

a.NaOH溶液 b.氨水

c.CO2氣 d.HNO3

②寫出Na2BeO2與足量鹽酸發(fā)生反應的離子方程式為 。

（3）稀鹽酸溶解時所發(fā)生的中和反應的離子方程式為 。為使Fe3+沉淀完全，須用氨水調節(jié)pH = a，則a應控制在

的范圍內，檢驗Fe3+是否沉淀完全的操作方法是 。

（4）步驟①中所得草酸釔沉淀表面可能含有的雜質是 （寫化學式），若步驟②中生成三種氧化物，則化學方程式為 。

（5）若直接加YCl3·6H2O易得氫氧化釔、堿

式鹽等，請寫出步驟③最佳反應條件 。

寫出實行步驟④的兩種反應

。

【簡析】試題信息分布在“題頭（包括補充材料）”“流程圖”“題設問題”三處，其中（1）（5）只要用對應“題設問題”中的信息就能解答，（2）（3）（4）三小題需要將“題頭”“流程圖”“題設問題”三方面信息綜合起來才能解答。

（1）根據(jù)Y2FeBe2Si2O10直接可寫出用氧化物形式表示的化學式為Y2O3·FeO·2BeO·2SiO2。

（2）根據(jù)“鈹、鋁元素性質相似”可判斷Be（OH）2是一種兩性氫氧化物，所以①應選弱堿氨水（即選b）。②Na2BeO2與足量鹽酸會生成BeCl2，離子方程式為BeO22-+4 H+ = Be2++2H2O。

（3）觀察流程圖可知道稀鹽酸溶解過程Y（OH）3、Fe2O3都要發(fā)生反應，其中屬于中和反應的是Y（OH）3+3H+=Y3++3H2O。

觀察流程圖可看出，用氨水調節(jié)溶液pH的目的是使Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀，但不能使Y3+轉化為Y（OH）3沉淀，再結合題給補充信息可判斷出pH應控制在3.7～6.0。

檢驗Fe3+是否沉淀完全，常用方法為：取少量濾液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠t色，若不變血紅色，則說明Fe3+沉淀完全。

（4）觀察流程圖可知，加入草酸溶液前的溶液中含有NH4+、Cl-、Y3+等離子，所以所得沉淀表面可能會有NH4Cl、（NH4）2C2O4等。

根據(jù)題設問題中“步驟②中生成三種氧化物”可判斷相關化學方程式為：

Y2（C2O4）3Y2O3+3CO↑+3CO2↑

（5）為防止YCl3·6H2O脫水過程中發(fā)生水解，可以在氯化氫氣氛中加熱YCl3·6H2O晶體；可以用電解法或用強還原劑還原法將YCl3轉化為Y：

2YCl32Y+3Cl2

2YCl3+3Ca2Y+3CaCl2

流程圖題中情景新、設問角度新、緊密聯(lián)系實際、綜合要求高，解答的關鍵是正確解譯試題中信息。實際上，題頭、流程圖、題設問題三個組成部分是不可分割的整體，解答過程中要重視從題頭、流程圖、題設問題三個組成部分中獲取全部信息，注意各部分信息之間的聯(lián)系。