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一、 “四线法”介绍

“四线法”顾名思义，通过分析四条主线，突破工艺流程题的整体把握，四条主线分别为试剂线，杂质线，操作线，产品线。

根据工艺流程题的类型的不同，四条主线的呈现的具体内容不同。

利用“试剂—杂质—操作—产品”四线法解工艺流程题的模型认知，见图1。

四线法，符合真实化工流程的目的，更快更好的得到更纯的产品，有利于提炼学生宏观辨识与微观探析的素养。

2018年全国I卷工艺流程题的四线呈现情况、信息呈现形式，见表3。

粗看工艺流程框图，迅速把握“四线”，能够整体把控整个化工流程的框架，除了储备一些常见教材工艺流程，比如高中教材中涉及到的化学工业：①候氏制碱法；②氯碱工业；③硅酸盐工业；④工业制硫酸；⑤合成氨工业；⑥工业制硝酸；⑦金属Na、Mg、Al、Fe、Cu等的冶炼；⑧海水中提取物质；更需要各主线有关化工流程的专业知识。

1、试剂线

需要掌握常见试剂的类型及作用和相关反应，也可称为反应线。常见试剂及其作用，见表4。

2、杂质线

于矿物质而言，测定元素组成后，即可确定杂质，需要积累常见试剂的处理方法，常见杂质及其除杂方式，见表5。

流程分析过程中，需要抓住杂质的去向分析，切勿因为思维的不严谨，某杂质还未除去还茫然不知。违背了化工生产的目的。同时杂质的除去离不开试剂线的分析。

3、操作线

主要指的是分离提纯操作，每加一次试剂，便需要思考是否需要过滤、蒸发、冷却结晶、蒸馏、萃取等分离提纯操作，见表6。

4、产品线

试剂线、杂质线、操作线展开是为了获取产品，产品的获取主要通过除去杂质，发生核心反应而获取产品。通过总结近几年全国I卷高考化学工艺题产品的获取方式，见表7，不难发现产品的获取具有以下特点：

①主要围绕金属元素的相关工艺品产开考查，

②工艺可能产品具有多样性，体现了经济需要实效性，

③产品的获取可能在流程的前半部分，更多是后期才得到产品，

④产品的获取，需要试剂参与反应转化，可能发生的是氧化还原反应，

⑤产品的获取，所涉及的分离提纯操作及方法，离不开产品自身的性质，

由于大部分产品是固体，故基本上离不开结晶的相关操作。

二、习题感悟

基于四线法，能够全面了解工艺流程框图的过程，理解如何除杂、试剂何种用、产品如何获取、操作如何等。

案例1．锶(Sr)为第五周期IIA族元素，高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，61℃时晶体开始失去结晶水，100OC时失去全部结晶水。用工业碳酸锶粉末(含少量Ba、Fe的化合物)制备高纯六水氯化锶的过程如下图。

请回答：

(1)写出步骤②在浆液中加入盐酸时发生反应的离子方程式。

(2)步骤③中调节溶液pH至8~10，宜选用的试剂为。

A．稀硫酸　 B．氢氧化锶粉末　 C．氢氧化钠　 D．氧化锶粉末

所得滤渣的主要成分是 填化学式)。

(3)步骤⑤中，洗涤氯化锶晶体最好选用。

A．水　　　 B．稀硫酸　　　 C．氢氧化钠溶液　　D．氯化锶饱和溶液

(4)工业上用50~60℃热风吹干六水氯化锶，选择该温度的原因是。

(5)若滤液中Ba^2＋浓度为1×10^－5mol·L^－1，依据下表数据可以推算滤液中Sr^2＋物质的量浓度为   。

【工艺流程分析】

【答案】(1)SrCO₃＋2H^＋═Sr^2＋＋H₂O＋CO₂↑ (2)BD；BaSO₄和Fe(OH)₃(3)D

(4)防止温度度高于61OC SrCl₂·6H₂O失去结晶水 (5)不大于3×10^－2mol·L^-1

通过试剂线、杂质线、操作线、产品线四线并进的分析方法，有序有效的突破了工艺流程题的难点，解决了学生思考不全面、为何这样操作、选用这样的操作是为何、怎么忘记了某杂质的除去、为何该工艺存在这样的后果等等迷思。同时关注题目的每一条线，但不必将每一条线都推出，问什么推什么。其次要带着问题去精心研究某一步或某一个物质。

三、练后提炼——特殊设问及其解决策略

工艺流程题，往往会在四线基础上，需要积累特殊设问的应对策略，这样工艺流程题不再会是高中生的“拦路虎”，近几年高考易错的热点提问如下：

1、分析循环利用的物质和可回收的物质

循环利用和回收利用，是工业生产提高经济效益、降低污染、提高物质的利用率等的必要手段。

①理解物质循环利用目的：节能减排，“绿色化学”，降低成本等生产问题，提炼出：一定不会用于循环的物质：目标产物，杂质，可以用于循环的物质：辅助试剂、母液。

②可回收的物质：副产品(非目标产品)。

应对策略：弄清楚每一步的反应物产物，对比“投入”“输出”，消耗又生成即为循环利用物质。

2、分析调节容液的pH

①目的：使溶液中的某金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去

②需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H^＋反应，是pH增大的物质如用MgO、Mg(OH)₂等等。

③原理：加入的物质能与溶液中的H^＋反应，降低了的浓度，增大pH

④pH控制的范围：大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的pH

3、分析洗涤沉淀

实际工业生产过程中，沉淀的洗涤主要围绕洗涤什么杂质、怎么洗(洗涤操作)、用什么洗涤、为什么用这个洗涤剂洗涤等问题展开分析，考题亦如此。

(1)沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。

(2)洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作2～3次。

(3)沉淀剂是否过量的判断方法答题模板　

①加沉淀剂：静置，向上层清液中继续滴加少量沉淀剂，若无沉淀产生，则证明沉淀剂已过量。

③加入与沉淀剂反应的试剂：静置，取适量上层清液于另一洁净试管中，向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂，若产生沉淀，证明沉淀剂已过量。注意：若需称量沉淀的质量而进行有关定量计算时则只能选用方法(1)。

(4)判断沉淀是否洗净的操作答题模板(一般考查氯离子和硫酸根离子等沉淀型的离子检验)

取最后一次洗涤液，滴加……(试剂)，若没有……现象，证明沉淀已洗净

4、分析控制温度

温度的控制，实际生产过程中主要基于反应速率、物质的溶解度(溶解度曲线)、物质的热分解与挥发(物质的性质分析)、弱离子的水解(平衡)、能源的利用(耗能)、副反应的发生、催化剂的活性、生产安全性等方面的思考。一般需要考虑温度过高、过低会有怎样的效果。具体如下：

1、加热：加快反应速率或溶解速率；

促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO₃、Ca(HCO₃)₂、KMnO₄、I₂、NH₄Cl等物质。使沸点相对较低的原料气化

2、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)

使化学平衡向着题目要求的方向移动(放热方向)，使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离，降低晶体的溶解度，减少损失

尤其是减压蒸发、减压烘干，通过降低温度需求，防止目标物质的分解。

3、控温：(用水浴或油浴控温)

防止某种物质温度过高时会分解或挥发，为了使某物质达到沸点挥发出来，使催化剂的活性达到最好，防止副反应的发生，降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。

4.5分析化工流程的评价

实际工业生产过程中，评价化工流程，需要考虑速率、产率、产品纯度、成本、污染、循环利用等方面，其中污染主要指的是：废渣、废液(酸、碱、重金属盐)、废气(Cl₂、Br₂、硫和氮的氧化物)。

教学中注重化工流程的评价，引导学生关注社会生产、社会环境等问题，激发学生探究潜质。