淺談無機工藝流程題解題方法

江蘇省是化工大省。新課改后的高考有很強的時代感和實踐性，化工生產技術的“工藝流程題”已成為新亮點和主流題型。要能成功應對每一設問必須經過一系列過程：提取信息一儲存、加工信息一問題的分解一新信息與已有知識、待解決問題的整合一組織化學術語進行表達。現結合作者在高三化學“工藝流程專題”教學實踐，將解題步驟歸納如下。

1瀏覽全題。明確實驗目的。解決“干什么”

首先要仔細審讀提煉出有效信息，分清每一個環節(包括反應和操作)的目的和結果，這樣才能判斷出最終所要達到的目的。

1.1關注箭頭號

有的同學根本看不懂或不注意箭頭號方向。也就不可能推測哪些物質在混合、在反應。

例1，將粗硅和HCl一起加入同一個容器，發生反應①，產物SiCl4和H2發生反應②，生成純硅，其中反應①的產物H2和反應②產物HCl均能循環利用。

1.2注意框內所指

弄清每個方框內的物質成分或操作名稱，向方框內加入某種試劑后在一定操作指引下在隱含的儀器或設備中，會發生哪些反應?生成物是什么?

例2，解讀下圖流程：“粉碎富集”的含義：磷灰石粉碎富集有利于增大固體反應時的接觸面積，加快反應速率。“酸溶”含義：粉碎過的磷灰石與加入的硫酸反應，能與硫酸反應的固體被溶解掉， “操作a”的含義：將反應后的混合液分離成固體A和溶液H3P04的操作，只能是過濾。“成鹽”的含義：根據產物為磷銨化肥。該步是NH3和HPO反應。“操作b”和“操作a”的含義：因為要得到磷銨固體化肥，必須先蒸發濃縮、冷卻結晶，再過濾……

1.3提練信息

從題中所給陌生的文字材料中提煉出物質的性質、用途等信息。有些信息可能在問題中根本沒涉及，有些信息則可借以結合問題幫助理解或者直接答題。對不懂的信息或問題要大膽跳過。

在例2中，固體A的成分一定有CaSO4，因為該題題干是“我國利用生產磷銨排放的廢渣磷石膏制取硫酸并聯產水泥的技術研究獲得成功。具體生產流程如下……”，我們知道石膏成分是硫酸鈣晶體，第2步加入硫酸，后面經“一系列工藝”又生成了S02，故有的同學便錯誤地認為固體A是CaS03。如果真是這樣的話，方框內信息“一系列工藝”的含義如何理解呢，前面哪一步有S042一被還原呢，CaS03能穩定存在嗎……

2明確各步的反應原理和操作目的。解決“怎么做”

工業生產流程的設計和實驗室方案設計原理相似，只是對經濟性、環保性等許多細節方面有著更高的要求，解題時應在實驗原理的基礎上結合實際因素，充分讀懂工業生產流程每一步的意義。

2.1讀懂化工生產流程主線的含義

原料一核心化學反應一所需產品，必須要掌握物質間的反應、產物分離提純、除雜試劑的選擇以及反應條件的控制等。了解流程圖以外的文字描述、表格信息、后續設問中的提示性信息，并在下一步分析和解題中隨時進行聯系和調用：解析流程圖并思考：從原料到產品依次進行了什么反應?利用了什么原理(氧化還原?溶解度?溶液中的平衡?)。每一步操作進行到什么程度最佳?每一步除目標物質外還產生了什么雜質或副產物?這些物質又是怎樣分離、提純和循環利用的?如何體現“綠色化學”的思想。

2.2注重與實際相聯系

工業生產中流程比較復雜，一般的選擇原則是：工藝簡單、生產效率高、污染小、能耗低。有的同學不太明確這些。導致回答不完整甚至完全錯誤。因此在備考復習時，要注意聯系生產實際中的各類反應原理，多選擇與生活生產實際相聯系(如海水中提溴、海帶中提碘、金屬的冶煉、物質成分的測定等)涉及面廣的習題，以提升學生分析問題、解決問題的能力。培養他們靈活應用知識的能力。

3必備知識

3.1熟練掌握元素化合物的性質

首先抓住物質類別的通性和具體物質的特性，其次分析物質所含元素化合價的可變性(即物質的氧化性和還原性)，判斷哪些物質之間能發生反應，生成物是什么。

3.2控制反應條件的方法

蒸發、反應時的氣體氛圍；控制溶液的酸堿度使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀(大部分利用水解原理)。如Fe3+、Al、Mg2+的混合物分離，通常采用調節溶液的pH除去雜質達到提純目的。在這過程中要選擇合適的試劑，不要引入新雜質。

3.3明確結晶的幾種方法

工業生產中，往往是從多種溶質或一種溶質的溶液中提取目標固體產物。需要用到結晶工藝。當溶液是單一溶質時：最后所得晶體不帶結晶水(如NaCl、KN03)；蒸發濃縮(至有晶膜出現)、冷卻結晶、過濾，最后所得晶體帶結晶水(女HCuS04·5H20、摩爾鹽)。當溶液中有兩種或以上溶質時，經濃縮蒸發。其中溶解度最小、受溫度影響最大的溶質，被趁熱過濾成濾渣。而濾液中溶解度最小的溶質是飽和溶液。然后冷卻結晶，過濾，得另一溶質(溶解度最大、受溫度影響最大的溶質)。

3.4熟悉化工生產中的一些常用名詞

浸出：固體加入水或酸溶解得到離子。

浸出率：加酸使礦石溶解后。離子在溶液中的含量多少。

酸浸：是指在酸溶液中反應使可溶金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去。

水浸：與水接觸反應或溶解，也可能離子發生了水解反應。

水洗：通常是為了除去水溶性的雜質。

酸洗：通常指清潔金屬表面的一種方法。是電鍍、搪瓷、軋制等工藝的前處理或中間處理步驟。即將制件浸入硫酸等酸的水溶液，以除去金屬表面的氧化物等薄膜。

3.5了解化工生產中滲透綠色化學的觀點

①節省資源，提高原料轉化率。例如。在合成氨工業、硝酸工業、接觸法制硫酸、聯合制堿法等工藝流程中采取的循環操作，體現了綠色化學中資源最大利用率的基本原理。

②介紹尾氣回收方法和處理裝置以防止或減少環境污染。例如，氨氧化法制硝酸、接觸法制硫酸、煉鋼、煉鐵等均介紹了尾氣處理或吸收的裝置。

③設計新的化學反應途徑及條件，降低對人類健康和環境的危害，減少廢棄物的產生和排放。例如教材中介紹了元氰電鍍，使用非汞催化劑等由乙炔制乙醛。

3.6熟悉化工生產中的一些常用工藝流程

高中教材中涉及到的化學工業：①候氏制堿法；②氯堿工業；③硅酸鹽工業；④工業制硫酸；⑤合成氨工業；⑥工業制硝酸；⑦金屬Na、Mg、Al、Fe、cu等的冶煉；⑧海水中提取物質；⑨其他

教師可帶領學生，分析如下23個常見化工流程的原理，回答問題，積累經驗。

4三點啟示

(1)無機化工流程題已成為高考的主要題型之一。應介紹必要的化工術語和常識。否則將成為學生困擾點；要整理一些典型材料給學生研讀，如另外還可以根據人教版《化學與技術》內容，簡介水的處理、煤的加工、新材料的制備、金屬冶煉、綠色工藝等有關知識。

(2)能否看懂生產流程圖是關鍵，也是難點。要帶領學生，分析簡單的實驗或化工流程圖和溶解度圖像，總結規律。

(3)無機化工流程題在背景材料上呈現新(或陌生)內容，但本質上還是落在雙基上，內在要求或者核心知識考查不變。如運用化學反應原理、化學平衡和水解理論、物質制備和分離的知識、晶體知識、綠色化學的觀點分析實際生產中的各種問題，我們千萬不能被新包裝所迷惑、所嚇倒，平時要重視不熟悉的氧化還原反應方程式、特殊水解方程式的書寫訓練。