物質制備類工藝流程題思路詳解

江已舒

化學工藝流程題取材于真實的化工生產，重點考查元素化學和實驗原理相關知識在工業生產中的實際應用，要求考生解題時能從題干和流程圖中提取有效證據進行推理，往往還涉及計算。該題型能很好地體現化學的實用性和創造性，落實新課標對學生學科素養和關鍵能力的考查，是高考考查的主流題型。

化學工藝流程題考查的元素化學和實驗原理這兩部分內容本身比較零散，考查知識的綜合性很強，對于基礎不扎實的學生而言尤為困擾。一般來說，流程題命題類型有以下兩種：回收、提純類工藝流程題和物質制備類工藝流程題。本期，筆者通過分段分析和答題技巧總結的方式，來解析物質制備類工藝流程題，幫助同學們抓住關鍵、準確答題。

【例】（2021 · 河北卷）綠色化學在推動社會可持續發展中發揮著重要作用。某科研團隊設計了一種熔鹽液相氧化法制備高價鉻鹽的新工藝，該工藝不消耗除鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣以外的其他原料，不產生廢棄物，實現了 Cr—Fe— Al—Mg 的深度利用和Na+ 內循環。工藝流程如圖：

回答下列問題：

（1）高溫連續氧化工序中被氧化的元素是（填元素符號）。

（2）工序①的名稱為。

（3）濾渣的主要成分是（填化學式）。

（4）工序③中發生反應的離子方程式為 。

（5）物質V 可代替高溫連續氧化工序中的NaOH，此時發生的主要反應的化學方程式為 ，可代替NaOH 的化學試劑還有 （填化學式）。

（6）熱解工序產生的混合氣體最適宜返回工序（填“①”或“②”或“③”或“④”）參與內循環。

（7）工序④溶液中的鋁元素恰好完全轉化為沉淀的pH

為

。（通常認為溶液中離子濃度小于10-5mol · L-1為沉淀完全;Al（OH）3+OH- Al（OH）4-：K=100.63，Kw=10-14，Ksp[Al（OH）3]=10-33）

【思路詳解】

第一步，明確反應原理

利用氧化還原原理將CrO2 -氧化成Cr2O72-，因此連續氧化的元素為Fe、Cr。

第二步，梳理題干思路

雜質元素為原料中鎂、鋁和鐵，依據流程圖各路線最終產物，確定工序①后過濾步驟是將鎂鐵元素和鉻鋁元素分離，介穩態粗分離是將鉻鋁元素分離，工序②后的過濾步驟是將鎂鐵元素分離，據此確定物質制備和雜質去除框架。

第三步，逐步解析答題

考生基于已有的理論證據和題干信息進行分析，給出解釋并答題。試題常考查除雜操作、方程式書寫、物質轉化、成分分析等，考生從以下幾方面進行流程分析：物質有哪些？該步驟發生什么反應？實驗操作有什么作用？目的是什么？例如工序②：初始物質為MgO、Fe2O3，發生反應2CO2+MgO+H2O=Mg（HCO3）2，過濾是將不溶于水的Fe2O3 除去，目的是完成鐵元素和鎂元素分離，便于單獨回收得到純凈的含鐵和鎂的化合物。另外，關于溶度積計算也是易考查的點。

【答案】（1）Fe、Cr （ 2）溶解浸出 （ 3）MgO、Fe2O3 （ 4）2Na2CrO4+2CO2+H2O=Na2Cr2O7+2NaHCO3 ↓ （5）4Fe（CrO2）2+7O2+16NaHCO3=8Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O（6）② （7）8.37

物質的制備和合成是化學的核心，也是高考考查的重點，試題結合當下“碳中和”熱點，考查情境也將與綠色環保相結合，內容上主要考查無機物化學性質、實驗操作和儀器使用，以及物質的分離提純等。此類試題主干多為核心元素的轉化和雜質元素的分離，看似雜亂無章、無從下手，但很多元素除雜方法和實驗操作都是固定的，平時同學們做題多積累記憶，在摸清做題技巧后，輔以元素化學和實驗相關知識，題目便可迎刃而解。