高考無機工藝流程圖題的難點突破

無機工藝流程圖題是近幾年廣東高考的必考題型。無機工藝流程圖題是以真實的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景，以能力測試為目標，綜合考查學(xué)生對無機基礎(chǔ)知識的掌握程度以及解決問題的能力，其具體形式就是用框圖表示化工生產(chǎn)過程或化學(xué)實驗中的主要流程，并針對流程中相關(guān)的化學(xué)知識進行設(shè)問，形成與化工生產(chǎn)或化學(xué)實驗緊密聯(lián)系的化學(xué)工藝流程試題。

一、無機工藝流程圖題的結(jié)構(gòu)

1.題頭

它主要包括簡單介紹工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的（包括副產(chǎn)品）及相關(guān)信息。

2.題干

它主要用框圖形式表示原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程，包括三部分：原料的預(yù)處理（含控制溶解速率的方法、簡單的物質(zhì)的分離等）、制取產(chǎn)品的核心反應(yīng)（含除雜試劑的選擇、反應(yīng)條件的控制、氧化還原反應(yīng)原理和溶解度差反應(yīng)原理等）、分離提純獲得產(chǎn)品。

3.題尾

根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的化學(xué)知識設(shè)計成系列問題。

舉例說明：

題頭：亞氯酸鈉（NaClO2）主要用于棉紡、造紙業(yè)的漂白劑，也用于食品消毒、處理水等，亞氯酸鈉受熱易分解。以氯酸鈉等為原料制備亞氯酸鈉的工藝流程如下：

題干：

題尾：①提高“反應(yīng)1”反應(yīng)速率的措施有______________、______________等；②“反應(yīng)2”的氧化劑是_________，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________；③采取“減壓蒸發(fā)”而不用“常壓蒸發(fā)”，原因是_______________

__________；④從“母液”中可回收的主要物質(zhì)是_________；⑤“冷卻結(jié)晶”后經(jīng)______________（填操作名稱）即可獲得粗產(chǎn)品。

二、解決無機工藝流程圖題的必備知識

1.控制反應(yīng)速率的方法

影響反應(yīng)速率的外界因素有反應(yīng)物接觸面積、溫度、反應(yīng)物濃度、壓強、催化劑等，在實際生產(chǎn)工藝條件的選擇中，原料的預(yù)處理就要考慮酸浸、堿浸、水浸泡、煅燒、灼燒、研磨、研細、粉碎等因素，其基本目的是為了控制溶解的速率或反應(yīng)的速率、改變原料中的某些特殊結(jié)構(gòu)等。若為不同相之間的反應(yīng)都會有接觸面積的問題，而增大接觸面積的具體措施又不同，如固體可以用粉碎的方法，液體可以用噴灑的方法，氣體可以用多孔分散器等。溫度、濃度等措施在運用時須確保反應(yīng)物或生成物的性質(zhì)保持穩(wěn)定，也有一些反應(yīng)因為過快而要適當?shù)亟档退俾剩３Ｐ枰獜臏囟群蜐舛冉嵌葋聿扇〈胧?。加壓一般是提高氣體反應(yīng)物濃度的措施，但在氣體和固體、液體反應(yīng)的體系中并不適宜。一般情況下，水溶液中發(fā)生的常見的離子反應(yīng)除了控制合適的pH值之外，較少考慮催化劑的條件。但在有機反應(yīng)、混合氣體反應(yīng)的情況下，催化劑是十分重要的影響因素。

2.物質(zhì)的分離和提純方法

在無機工藝流程圖題中，經(jīng)常會用到除雜方法，即利用沉淀來調(diào)節(jié)溶液的pH值，使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀除去，利用溶解度差原理使雜質(zhì)形成沉淀除去，或者是使雜質(zhì)形成氣體除去等。

在溶液中，可能會出現(xiàn)同時存在幾種金屬離子的情況，要除去部分金屬離子，我們可以充分利用雜質(zhì)與被提純離子的氫氧化物的沉淀溶解來平衡常數(shù)差，通過調(diào)節(jié)溶液的pH值，使雜質(zhì)離子以氫氧化物的形式沉淀下來。但是要注意Fe2+完全沉淀下來的pH值較高，通常要先加入氧化劑，將其氧化成Fe3+后再除去。

利用溶解度差的問題來除雜，主要考慮到溫度變化溶質(zhì)有溶解度的差異，采用改變溫度使物質(zhì)分離的方法，如蒸發(fā)、結(jié)晶與重結(jié)晶等。但要注意結(jié)晶的幾種方法：①當溶液是單一溶質(zhì)時，最后所得晶體不帶結(jié)晶水（如NaCl、KNO3）的，如蒸發(fā)結(jié)晶；②最后所得晶體帶結(jié)晶水（如CuSO4.5H2O），如蒸發(fā)濃縮（至有晶膜出現(xiàn)）、冷卻結(jié)晶。當溶液中有兩種或兩種以上溶質(zhì)時，蒸發(fā)濃縮結(jié)晶（溶解度最小、受溫度影響小的溶質(zhì)先析出），趁熱過濾，然后將濾液冷卻結(jié)晶，得另一溶質(zhì)（溶解度最大、受溫度影響大的溶質(zhì)）。

3.陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

在書寫陌生的氧化還原反應(yīng)方程式時，必須考慮到：①結(jié)合物質(zhì)的類別、化合價情況確認反應(yīng)發(fā)生的本質(zhì)；②確定最關(guān)鍵的反應(yīng)物和生成物；③利用最小公倍數(shù)法配平關(guān)鍵反應(yīng)物和生成物；④再根據(jù)電荷、質(zhì)量守恒以及反應(yīng)環(huán)境補充其他輔助反應(yīng)物和產(chǎn)物；⑤依據(jù)題目信息寫好反應(yīng)條件。

例如，在凈水狀態(tài)時，高鐵酸鉀能逐漸與水發(fā)生反應(yīng)，生成絮狀的Fe（OH）3，請補充并配平該反應(yīng)方程式：_____K2FeO4+_____H2O

=_____Fe（OH）3↓+_____KOH+_____。

分析：根據(jù)反應(yīng)物K2FeO4和生成物Fe（OH）3中鐵元素的化合價變化，我們可以確定此反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。但根據(jù)目前的情況，只有元素化合價升高，卻沒有元素化合價降低，這是不合理的，因此，我們必須找出化合價降低的元素。根據(jù)K、H、O常見的化合價，我們可以確定未知產(chǎn)物應(yīng)為O2，最后再結(jié)合電子守恒、質(zhì)量守恒的定律來配平反應(yīng)式。

三、解決工藝流程圖題的基本思路

首先，學(xué)生要通過閱讀文字說明，清楚試題背景，明確工藝（實驗）的目的；其次，學(xué)生應(yīng)該整體瀏覽流程，基本辨別出預(yù)處理、反應(yīng)、提純、分離等階段；然后，再看看問題，更加明確下一步的分析重點；最后，再具體分析各個化學(xué)過程，組織語言回答問題，注意語言表達的科學(xué)性。

（作者單位：廣東省中山市古鎮(zhèn)高級中學(xué)）