無機化工流程題解答策略

何立功

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：A

文章編號：1002-7661（2015）02-0018-02

無機化工流程題考查學生應用化學反應原理（化學原理在實際工業上是否可行）、化學平衡原理（生產過程要快，產率要高）、水解理論（產生沉淀和完全沉淀的PH）、物質制備和分離的知識（如何得到純的產品）、綠色化學的觀點（如何提高原料的利用率、反應物和生成物盡可能無毒無害無副作用，“三廢”的處理）、經濟效益的視角分析實際生產中的各種問題（如何控制成本低）的能力。

無機化工流程題常以流程圖、表格、圖像等形勢呈現，圍繞以下7個知識點進行設問：（1）反應速率與平衡理論的運用：反應物顆粒大小、溫度、反應速率、原料的利用率、物質的穩定性、物質的結晶等；（2）氧化還原反應的判斷、化學方程式或離子方程式的書寫；（3）利用控制PH分離除雜；（4）化學反應的能量變化；（5）實驗的基本操作：除雜、分離、檢驗、洗滌、干燥等；（6）流程中的物質轉化和循環，資源的回收和利用；（7）環境保護與綠色化學評價。解答此類題型，可從題目結構上入手，按題頭、題干和題尾，分三步進行：

一、審讀題頭，原料產品，推測用意，明確目的

題頭一般是簡單介紹該工藝生產的原材料和工藝生產的目的（包括副產品）。了解流程圖以外的文字描述、表格、提示信息，對比工業流程示意圖中的原材料與產品，推測從原料到產品，大致需要經過哪些變化（如元素種類的變化）。

二、解讀題干，觀察措施，分析過程，思考原理

題干部分一般用框圖形式將原料到產品的主要生產工藝流程表示出來。分析流程中的每一步發生了什么反應、利用了什么原理（氧化還原、溶解度、電離平衡、水解平衡、溶解平衡等）、產生的雜質或副產物、如何分離提純及循環利用、如何體現綠色化學思想、每一步操作進行到什么程度……在這一階段，需要運用已有的基礎知識，根據學習過的化學反應原理，聯系實際工業生產及題目信息進行知識的整合。盡量回顧課本知識，聯系題目找到新舊知識的切合點，從而推導出結論。對于完全讀不懂的一些工業術語，若沒有涉及問題設置，則大膽跳過。

三、精讀題尾，逐一作答，規范表述，填寫完整

題尾主要是根據生產過程中涉及到的化學知識設計成系列問題。在此過程中抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產品而服務，在回答相關操作的原因或目的時要從對產品的影響層面作答。從化學原理的角度、用化學語言作答；要抓住主要問題，針對具體問題分析。答題要點如下：

1.明確要求：要看清題目要求，按要求答題。如：寫離子方程式還是化學方程式；寫物質的名稱還是化學式；方程式及電極反應式中物質化學式書寫要正確，尤其要配平；熱化學方程式中物質的聚集狀態；正確使用等號或可逆符號；沉淀、氣體、水溶液等符號要標明。

2.準確規范：回答問題要準確全面，注意語言表達的規范性。例如評價或比較實驗方案時要全面考慮：反應物種類多少、是否易得、是否對環境有污染；反應產物的種類多少，對目標產物的分離和提純是否有影響；反應條件是否苛刻；儀器、設備要求是否較高；工藝流程、實驗步驟的多少。

3.答題完整：要答到對產品生產的影響這一步。例如除雜，正確的回答是除去……中的……，只寫“除雜”是不給分的；再如干燥，應當回答除去……氣體中的水蒸氣，防止……

4.常見原理：

（1）增大原料浸出率（離子在溶液中的含量多少）的措施：攪拌、升高溫度、延長浸出時間、增大氣體的流速（濃度、壓強）、增大氣液或固液接觸面積。

（2）加熱的目的：加快反應速率或促進平衡向某個方向移動（一般是有利于生成物生成的方向）。

（3）溫度不能高于某個數值的原因：適當加快反應速率，但溫度過高會造成揮發（如濃硝酸）、分解（如H202、NH4HCO3）、氧化（如Na2SO3）、促進水解（如AICl3）等，影響產率。

（4）從濾液中提取一般晶體（溶解度隨溫度升高而增大的晶體）的方法：蒸發濃縮（至有晶體出現）、冷卻結晶、過濾、洗滌（冰水洗、熱水洗、乙醇洗）、干燥。

（5）從濾液中提取特殊晶體（溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體）的方法：蒸發濃縮、趁熱過濾（如果溫度下降，雜質也會以晶體的形式析出）、洗滌、干燥。

（6）溶液配制、灼燒、蒸發、過濾用到的儀器。

（7）控制某反應的PH值使某些金屬離子以氫氧化物的形式沉淀（調節PH所用試劑為主要元素對應的氧化物、碳酸鹽、堿，以避免引入新的雜質；分離時的PH范圍確定（范圍過小導致某離子沉淀不完全、范圍過大導致主要離子開始沉淀）。

（8）減壓蒸餾（減壓蒸發）的原因：減小壓強，使液體沸點降低，防止受熱分解或揮發（如H202、濃硝酸、NH4HC03）。

（9）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，取上層清液中滴入沉淀劑，若無沉淀生成，則離子沉淀完全。

（10）洗滌沉淀：沿玻璃棒往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。

（11）檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法：取最后一次的洗滌液少量于試管中，向其中滴入某試劑，若無明顯現象，則沉淀已洗滌干凈。

（12）洗滌的目的：除掉附著在沉淀表面的可溶性雜質。

（13）冰水洗滌的目的：洗去晶體表面的雜質離子并降低被洗滌物質的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損耗。

（14）乙醇洗滌的目的：降低被洗滌物質的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損耗，得到較干燥的產物。

（15）蒸發等反應時的氣體氛圍：抑制某離子的水解。如加熱蒸發AIC13溶液時為獲得AIC1。需在HC1氣流中進行。

（16）預先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氣體（如氧氣），防止某物質被氧化。

綜上所述，對無機化工流程題，可以首先對比原材料與產品，找出關系，再弄清過程中原料轉化為產品的基本原理和除雜、分離提純產品的化工工藝，然后結合題設的問題，逐一推敲；最后答題時注意規范文字表述，言簡意賅，這一類型的問題也就迎刃而解了。