李曉峰

化工工藝流程題實際上是考查學生運用化學反應原理及相關知識來解決工業(yè)生產(chǎn)中實際問題的能力。這類試題對于考生來說試題綜合性強，涉及的知識點多，對學生能力的要求大，試題文字多，信息量大，多數(shù)學生會感到解題困難，得分率不高。以下歸納了關于無機工藝流程題的特點、類型及解題方法，填空常用用語、解無機化工流程題總體把握等以供復習時參考。

一、工藝流程題的特點

化工工藝流程題，體現(xiàn)“化學時代特色”，以化學視角觀察社會、科學、生活；減少虛擬、貼近真實，強調(diào)將化學知識應用于生產(chǎn)、生活實踐的意識；關注化學學科最新發(fā)展，用化學知識解決實際問題。此類試題多數(shù)是以框圖形式把化工生產(chǎn)過程中的重點生產(chǎn)流程呈現(xiàn)出來，并用所給信息及相關化學知識設計問題，組成與化工生產(chǎn)和社會生活緊密聯(lián)系的化工工藝題型，此類試題一般分為三個部分即已知、流程圖和問題。已知多數(shù)是給出工藝生產(chǎn)的原料和最終要生產(chǎn)的產(chǎn)品，流程圖部分是用框圖表示出原料到產(chǎn)物的工藝流程，最后根據(jù)生產(chǎn)過程中所給信息及用到的化學知識設計成問題。如：一個完整的物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程一般具有下列特點：

原料→對原料的預處理→

核心化學反應→

產(chǎn)品的提純、分離→

目標產(chǎn)物

此類試題的特點有：一是試題情境真實，工藝流程來自工業(yè)生產(chǎn)實際，讓學生理論聯(lián)系實際，用所學知識去解決實際問題。二是試題涉及的知識點多，信息量豐富，不但考查對基礎知識的掌握程度，而且考查考生解決問題的能力。三是試題閱讀量大，信息較多，著力考查考生閱讀能力和對信息的采集、歸納和應用能力。

二、化工工藝流程的類型

“化工流程圖”試題主要分三部分：

（1）題干部分：介紹原材料及所要得到的目標產(chǎn)品，以圖表、化學反應方程式、文字表達等提供解決問題的信息。

（2）流程圖部分：呈現(xiàn)整個化工生產(chǎn)過程。一般流程圖也可分為三部分：即原料的預處理，物質(zhì)的分離提純（題目的關鍵部分）和產(chǎn)品獲得。有的流程圖在這三部分中還包括三條線索，主線主產(chǎn)品、側線副產(chǎn)品、回頭線為可循環(huán)利用的反應物。

（3）問題部分：提出了所要解決的問題。

化學工藝流程按自然資源的開發(fā)與利用，可將工藝流程分為：①以空氣為資源的工藝流程題（如合成氨、制硝酸工業(yè)工藝流程題）。②以水為資源的工藝流程題（如海水制鹽，氯堿工業(yè)，純堿工業(yè)、海水提溴等），③以礦石為資源的工藝流程題（工業(yè)制硫酸，冶煉鋼鐵，電解冶煉制鋁和鎂等）。④以化石燃料為資源的工藝流程題（如有機合成等）。這些是高中階段必備的工藝基礎知識。

按生產(chǎn)過程中的主要程序可分為：①除雜工藝流程題（如提煉高純硅）。②原料轉化工藝流程題。③電解工藝流程題（如電解精煉銅）。④有機合成工藝流程題（如合成有機玻璃）。⑤資源能源綜合利用工藝流程題等。

中學階段涉及的常見化工工藝流程：

（1）從鋁土礦中冶煉鋁的工藝流程；（2）海水中提取鎂的工藝流程；（3）海水中提取溴的工藝流程；（4）海帶中提碘；（5）氯堿工業(yè)；（6）硫酸、硝酸工業(yè)制備；（7）合成氨工業(yè)；（8）侯氏制堿的原理；（9）廢鐵屑制綠礬的工藝流程；（10）黃銅礦冶煉銅的工藝流程；（11）煤和石油的綜合利用工藝流程；（12）電解、電鍍、金屬的冶煉工藝流程；（13）漂白粉工業(yè)工藝流程。三、化工工藝流程題的解題方法

工藝流程題的常見考點有：

（1）常見離子的檢驗（Cl-、SO42-、CO32-、SO32-、Fe3+、Fe2+等）；（2）提純除雜（過濾、分餾、萃取、酸化、沉淀、轉化、氧化等）；（3）結晶過程：蒸發(fā)濃縮→冷卻結晶→過濾→洗滌；（4）溶液pH的調(diào)節(jié)（除Fe3+等）；（5）減少污染，綠色化學應用；（6）純度、轉化率、產(chǎn)量的定量計算等。

要快速準確地解決這類題，除了需要掌握中學化學基本知識和基本技能外，最重要的問題是提高分析工藝流程題的能力，為了更好地解決此類問題歸納方法如下：

1. 化學工藝流程題的分析過程

工藝流程題是考查學生運用已有知識和相關信息解決工業(yè)生產(chǎn)問題的能力，應按下面方法分析：（1）采集信息，得出生產(chǎn)目的；（2）分析圖框中的各個步驟①原料②反應步驟③最終產(chǎn)物；（3）不要忽略問題中的信息。

2. 化工工藝流程題的解題方法

總體來講：抓兩審：一是審題干：準確分析題干中的信息，如生產(chǎn)目的、原料成分、產(chǎn)品成分、新物質(zhì)的性質(zhì)及相關反應等，進而分析每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)所發(fā)生的反應和操作。二是審設問：結合題中的問題，回到流程圖中找答案。

化學工藝生產(chǎn)主要解決的矛盾，歸納起來有六方面問題：一是解決將原料轉化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理；二是除去所有雜質(zhì)并分離提純產(chǎn)品；三是提高產(chǎn)量與產(chǎn)率；四是減少污染，考慮 “綠色化學”生產(chǎn)；五是原料的來源既要考慮豐富，還要考慮成本問題；六是生產(chǎn)設備簡單，生產(chǎn)工藝簡便可行等工藝生產(chǎn)問題?；瘜W工藝流程題，一般也就圍繞這六個方面設問求解。要準確、順利解答工藝流程題，考生除了必須要掌握物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)之間相互作用的基本知識以及除雜分離提純物質(zhì)的基本技能外，最關鍵的問題要具備分析工藝生產(chǎn)流程的方法和能力。具體來講：

（1）確定生產(chǎn)目的、采集有用信息。信息包括已知信息、流程圖中滲透的信息、表格信息、問題中的有關信息。通過這些信息，確定生產(chǎn)目的。首先比較分析工藝流程中的第一種原料與最后一種產(chǎn)品，從比較分析中找出原料和產(chǎn)品之間的聯(lián)系，得出工藝流程中原料轉化為產(chǎn)品的基本原理和檢驗，除雜提純產(chǎn)品的常用工藝方法，結合有用的信息，把問題逐個解答；若有多組原料，要合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再與部分其他原料生產(chǎn)所需的主要產(chǎn)品，這樣的工藝流程題應將工藝流程圖分成多條生產(chǎn)線，分散分析。

（2）分析框圖，了解各步作用。分析流程圖中的原料與產(chǎn)品，找出兩者的關系，結合問題思考：原料轉化為產(chǎn)品的過程中都發(fā)生了什么反應？每一步反應除目標產(chǎn)物外，還有哪些雜質(zhì)、哪些副產(chǎn)物？如何鑒別目標產(chǎn)物？如何除去雜質(zhì)？有些化學工藝生產(chǎn)為了充分利用原料，還要考慮“綠色化學”理念。除考慮將原料轉化為產(chǎn)品外，同時還要考慮將副產(chǎn)品循環(huán)利用。遇到這類題型主要線索是原料轉化為產(chǎn)品，同時也要考慮提高原料的利用率和再循環(huán)問題。endprint

（3）審清題意，規(guī)范答題?！傲晳T決定命運，細節(jié)決定成敗”，落筆答題很關鍵，許多考生有簡述能力較差、化學用語表述不準確等，所以答題時要審清題意，文字表達要準確、嚴密、科學。如不能將名稱寫化學式、不能將離子方程式寫成化學方程式、方程式要配平、看清是寫出實驗操作名稱還是讓寫具體操作步驟等。

四、化工工藝流程題填空?？嫉某Ｓ糜谜Z

1.化工工藝流程中常見操作

（1）研磨：增大反應物的接觸面積，加快反應速率，提高原料利用率。

（2）焙燒：高溫下使固體原料分解、反應或改變結構。

（3）浸出：

①水浸：使可溶性的有用成分從固體原料混合物中轉移到溶液中。

②酸浸：使金屬、金屬氧化物或鹽轉化成可溶于水的物質(zhì)進入溶液。

③堿浸：除去油污、溶解酸性氧化物、鋁及其氧化物。對于非金屬礦物，通常用稀醇溶液浸取，水中加入乙醇是為了降低溶劑的極性，提高非金屬單質(zhì)的溶解程度。

（4）加熱煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離；除去溶解在溶液中的氣體，如氧氣。

（5）洗滌。

水洗：通常是為了除去水溶性雜質(zhì)，適用于不溶于水的固體物質(zhì)或液體物質(zhì)的洗滌。

冰水洗滌：通常是為了洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損失。

有機物（乙醇）洗滌：通常是為了減少晶體在洗滌過程中的溶解損失，便于固體的干燥。

（6）產(chǎn)品分離和提純的方法或操作

①蒸發(fā)：蒸發(fā)掉一部分溶劑。有時要考慮反應時的氣體氛圍以抑制某物質(zhì)發(fā)生水解。

②蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶：適用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化不大的物質(zhì)的分離、提純。

③蒸發(fā)結晶、趁熱過濾：適用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化較大的物質(zhì)的分離、提純，可減少雜質(zhì)晶體的析出。

④晶體的干燥：常見的干燥方法為自然晾干、濾紙吸干、干燥器中烘干。

⑤沉淀的洗滌：由于沉淀生成時，表面會吸附一定量的離子（尤其是沉淀成分離子）。因此過濾后要進行沉淀的洗滌。洗滌方法是向過濾器中慢慢注入適量蒸餾水，至剛好沒過沉淀，然后靜置，讓其自然流下，重復以上操作2次～3次，直至洗滌干凈。為了減少沉淀（或晶體）的溶解，可用冰水或有機溶劑洗滌。

⑥沉淀是否洗滌干凈的檢驗：主要檢驗洗滌液中是否還含有沉淀表面吸附的離子。一般的檢驗方法：取少量最后一次的洗滌液，置于一潔凈的試管中，滴加少量的檢驗試劑，若沒有特征現(xiàn)象出現(xiàn)，說明沉淀洗滌干凈。

⑦從溶液中得到晶體的一般過程：蒸發(fā)濃縮→ 冷卻結晶→ 過濾→ 洗滌→ 干燥。

2.化工工藝流程中條件的控制

（1）調(diào)節(jié)溶液的pH。

其目的主要是：防止“某些離子”的水解，防止“某些離子”的沉淀，確保“某一離子” 完全沉淀，防止“某些物質(zhì)”的溶解等。如含Mn2+的溶液中同時含有Fe2+，可先加氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+，再調(diào)節(jié)溶液的酸度為3.7≤pH<8.3，即可使Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀。

調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應滿足兩點：

①能與H+（或OH-）反應，使溶液的pH增大（或減?。?；②不引入新的雜質(zhì)。

（2）控制溫度

①升溫：加快反應速率，加速某固體的溶解，促進平衡向吸熱方向移動，使某些物質(zhì)汽化或升華，防止堵塞導管等。若用水浴加熱、油浴加熱等控制溫度，可防止溫度過高時反應物或生成物發(fā)生分解導致產(chǎn)率降低。

②降溫：防止某物質(zhì)在高溫時溶解、分解、揮發(fā)、升華或促進平衡向放熱方向（即向著題目要求的）移動。

（3）控制壓強：改變反應速率，影響化學平衡。

（4）趁熱過濾

過濾是為了得到產(chǎn)品或除去雜質(zhì)，在除雜時，有些產(chǎn)品在溫度較低時會結晶析出，從而混在雜質(zhì)中，造成損失，所以“趁熱”是為了讓產(chǎn)品溶解，防止其結晶析出。對于趁熱過濾的目的可從兩方面回答：一是提高純度，二是減少結晶損失。

（5）加入物質(zhì)：

①加堿：可能為清除油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等。

②加沸石或碎瓷片：防止液體暴沸。

③加有機溶劑：萃取某些物質(zhì)，或降低某些物質(zhì)的溶解度。

④金屬氧化物：調(diào)節(jié)pH促進水解（沉淀）。

⑤氧化劑：氧化某物質(zhì)，轉化為易于被除去（沉淀）的離子。

3.化工工藝流程常涉及的化學反應原理和化學思想

（1）沉淀溶解平衡原理的相關應用。形成沉淀時所需某種離子的最小濃度、沉淀轉化的條件。

（2）反應速率及化學平衡理論在實際生產(chǎn)中的應用。反應速率控制、化學平衡移動、化學平衡常數(shù)的應用、反應條件的控制。

（3）氧化還原反應規(guī)律。強弱律、守恒律、優(yōu)先律。

（4）鹽類水解規(guī)律的應用。水解規(guī)律和水解反應的控制（抑制或促進）。

（5）綠色化學思想。物質(zhì)的循環(huán)使用、副產(chǎn)物的回收利用、“三廢”處理。

4.一些基本實驗操作文字的規(guī)范表達

（1）除雜：除去……中的……

（2）干燥：除去……氣體中的水蒸氣，防止……

（3）檢驗溶液中離子是否沉淀完全的方法：

將溶液靜置一段時間后，向上層清液中滴入沉淀劑，若無沉淀生成，則離子沉淀完全。

（4）洗滌沉淀方法：

沿玻璃棒向漏斗中加蒸餾水至液面浸沒沉淀，待水自然流下后，重復操作2～3次。

（5）檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法：

取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入某試劑，若……，則沉淀洗滌干凈。

5.必備物理電學知識

1個電子所含的電量（q）為1.6×10-19C；1 mol電子所含的電量（q）為96500C，即：F=

96500C/mol。

對“kW·h”的理解；Q=It=A（安）×s（秒）。

電量（q）與電功（W）關系：W=qU；W=UIt（下期待續(xù)）

（收稿日期：2017-04-28）endprint