聚焦工藝流程，鉆研解題策略

孟凡盛 方蘭

工藝流程題以工藝流程圖的形式呈現出無機物的制備、提純以及含量的測定等方面的信息，著重考查考生獲取信息、分析問題和解決問題的能力。想要快速、準確地解答工藝流程題，考生一方面要熟悉工藝流程的專業術語，另一方面，在看工藝流程圖時，要善于利用“元素守恒”的思想分析各元素的來龍去脈，理解各步操作的目的與原理，應用所學知識解決工藝生產中的實際問題。

一、題型結構和流程分段

工藝流程題一般可劃分為三個階段，即前期的原料預處理階段、中期的核心反應階段和后期的產品分離提純階段。在不同階段還需要根據實際需求添加輔料，控制反應條件，以實現預期的目的和排放產物的無害化處理。分析流程圖的規律為：主線主產品，分支副產品，回頭為循環（如圖1所示）。

二、流程解讀

工藝流程圖主要由方框、箭頭、具體物質組成。方框框起來的地方表示具體操作，主要有“浸出”“煅燒”“反應”“氧化”“過濾”“濃縮”“結晶”“洗滌”“烘干”等。考生要把這些操作與化學實驗操作聯系起來，用已學知識來解決實際的化工情境問題。具體物質和箭頭共同表示了物質走向，箭頭指進去的地方表明在此步操作中添加的原料或者輔料，箭頭指出來的地方表明在此步操作中得到的產品或副產品。

三、常見工藝流程的專業術語

1.研磨、粉碎：通過機械研磨或粉碎，對原料進行預處理，以增大反應物的接觸面積，從而達到加快反應速率和提高原料轉化率、利用率、浸出率的目的。

2.高溫煅燒：在高溫下使固體原料分解、反應或改變結構，使不易轉化的物質轉化為容易提取的物質。

3.表面處理：在原料預處理階段應用物理或化學方法對原材料表面進行初步處理，如除去表面油污，或用機械法打磨金屬晶體，或用化學法除去表面氧化物等。

4.浸出：浸取、溶解，是指向固體中加入適量溶劑，使其中的物質溶解或通過反應進入溶液，分為水浸、酸浸、堿浸、醇浸等。水浸是為了分離水溶性和非水溶性的物質，酸浸是為了溶解金屬、金屬氧化物、調節pH等，堿浸是為了去除油污、溶解酸性氧化物、溶解鋁及其化合物、調節pH等，醇浸一般是為了提取有機物質。

5.浸出率：實際浸出量與理論浸出量的比值，通常與反應物的接觸面積、溫度、濃度、浸出時間相關，多次浸出可適當提高浸出率。

四、工藝流程題的條件控制

正確理解工藝流程圖中標注的反應條件是快速、準確地解題的關鍵，部分反應條件的控制目的歸納總結如下。

1.溫度：控制溫度的目的一方面是為了加快反應速率，另一方面是促進平衡向某個方向移動，從而控制平衡轉化率。在實際生產中，通常需要綜合考慮多方面的因素，將溫度控制在一定范圍內，如使反應速率不至于太慢，抑制或促進平衡向某個方向移動，同時要防止反應物或生成物分解，防止副反應的發生，使催化劑的催化活性最高等。如果題目中給出了各物質的溶解度信息表，則要根據它們的溶解度變化情況，尋找合適的結晶分離方法。

2.用量：強調某種反應物過量，有可能是為了提高另一種反應物的轉化率或使平衡向正反應方向移動，也可能是利用混合物中各組分的性質差異達到分離提純的目的，如利用過量的NaOH分離Mg2+和Al3+。

3.pH控制：一方面控制pH可以控制反應產物，如MnO 4-的還原產物與溶液的酸堿性有關，在酸性、中性、堿性溶液中其還原產物分別為Mn2+、MnO2和MnO 42-。另一方面，可根據難溶物的溶度積常數計算出不同金屬陽離子開始沉淀和沉淀完全時溶液的pH，以實現分步沉淀，從而達到分離的目的。

4.氧化：加入氧化劑氧化某物質，使之轉化為目標產物，或將雜質轉化為易于被除去（沉淀）的離子。氧化劑的選擇要依據試題設置的情境，常見的氧化劑有氯氣、氯水、氧氣、過氧化氫、NaClO溶液、KClO3溶液、KMnO4溶液等，為了避免引入新的雜質，通常選擇綠色氧化劑過氧化氫或氧氣。

5.洗滌：常見的分為水洗和乙醇洗。水洗的目的是為了除去沉淀或晶體表面殘留的雜質。乙醇洗既可以除去沉淀或晶體表面的雜質離子，又可降低晶體的溶解損耗，且乙醇揮發帶走部分水分，便于干燥。

五、解題示例

例1 （2017·珠海市高三摸底考試）工業以軟錳礦（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質）為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳（MnCO3）。其工業流程如圖2所示。

總結

工藝流程題一般以流程圖為信息載體，輔以裝置圖、表格和各小題中的文字提供的信息，考查考生快速獲取有用信息的能力。試題的設問角度較多，常圍繞化學反應原理、陌生反應方程式的書寫、物質的分離和提純、基本實驗操作、綠色化學、安全生產等知識點設置問題。考生只要掌握了這類試題的特點和解題規律，考試時遇到這類試題便能胸有成竹！