無機(jī)化工流程題解答策略

何立功

中圖分類號：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1002-7661（2015）02-0018-02

無機(jī)化工流程題考查學(xué)生應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理（化學(xué)原理在實(shí)際工業(yè)上是否可行）、化學(xué)平衡原理（生產(chǎn)過程要快，產(chǎn)率要高）、水解理論（產(chǎn)生沉淀和完全沉淀的PH）、物質(zhì)制備和分離的知識（如何得到純的產(chǎn)品）、綠色化學(xué)的觀點(diǎn)（如何提高原料的利用率、反應(yīng)物和生成物盡可能無毒無害無副作用，“三廢”的處理）、經(jīng)濟(jì)效益的視角分析實(shí)際生產(chǎn)中的各種問題（如何控制成本低）的能力。

無機(jī)化工流程題常以流程圖、表格、圖像等形勢呈現(xiàn)，圍繞以下7個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)問：（1）反應(yīng)速率與平衡理論的運(yùn)用：反應(yīng)物顆粒大小、溫度、反應(yīng)速率、原料的利用率、物質(zhì)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的結(jié)晶等；（2）氧化還原反應(yīng)的判斷、化學(xué)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(xué)反應(yīng)的能量變化；（5）實(shí)驗(yàn)的基本操作：除雜、分離、檢驗(yàn)、洗滌、干燥等；（6）流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)，資源的回收和利用；（7）環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)評價(jià)。解答此類題型，可從題目結(jié)構(gòu)上入手，按題頭、題干和題尾，分三步進(jìn)行：

一、審讀題頭，原料產(chǎn)品，推測用意，明確目的

題頭一般是簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的（包括副產(chǎn)品）。了解流程圖以外的文字描述、表格、提示信息，對比工業(yè)流程示意圖中的原材料與產(chǎn)品，推測從原料到產(chǎn)品，大致需要經(jīng)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(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來。分析流程中的每一步發(fā)生了什么反應(yīng)、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(chǎn)生的雜質(zhì)或副產(chǎn)物、如何分離提純及循環(huán)利用、如何體現(xiàn)綠色化學(xué)思想、每一步操作進(jìn)行到什么程度……在這一階段，需要運(yùn)用已有的基礎(chǔ)知識，根據(jù)學(xué)習(xí)過的化學(xué)反應(yīng)原理，聯(lián)系實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)及題目信息進(jìn)行知識的整合。盡量回顧課本知識，聯(lián)系題目找到新舊知識的切合點(diǎn)，從而推導(dǎo)出結(jié)論。對于完全讀不懂的一些工業(yè)術(shù)語，若沒有涉及問題設(shè)置，則大膽跳過。

三、精讀題尾，逐一作答，規(guī)范表述，填寫完整

題尾主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及到的化學(xué)知識設(shè)計(jì)成系列問題。在此過程中抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)，在回答相關(guān)操作的原因或目的時(shí)要從對產(chǎn)品的影響層面作答。從化學(xué)原理的角度、用化學(xué)語言作答；要抓住主要問題，針對具體問題分析。答題要點(diǎn)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(xué)方程式；寫物質(zhì)的名稱還是化學(xué)式；方程式及電極反應(yīng)式中物質(zhì)化學(xué)式書寫要正確，尤其要配平；熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的聚集狀態(tài)；正確使用等號或可逆符號；沉淀、氣體、水溶液等符號要標(biāo)明。

2.準(zhǔn)確規(guī)范：回答問題要準(zhǔn)確全面，注意語言表達(dá)的規(guī)范性。例如評價(jià)或比較實(shí)驗(yàn)方案時(shí)要全面考慮：反應(yīng)物種類多少、是否易得、是否對環(huán)境有污染；反應(yīng)產(chǎn)物的種類多少，對目標(biāo)產(chǎn)物的分離和提純是否有影響；反應(yīng)條件是否苛刻；儀器、設(shè)備要求是否較高；工藝流程、實(shí)驗(yàn)步驟的多少。

3.答題完整：要答到對產(chǎn)品生產(chǎn)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(yīng)當(dāng)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(shí)間、增大氣體的流速（濃度、壓強(qiáng)）、增大氣液或固液接觸面積。

（2）加熱的目的：加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)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(gè)數(shù)值的原因：適當(dāng)加快反應(yīng)速率，但溫度過高會造成揮發(fā)（如濃硝酸）、分解（如H202、NH4HCO3）、氧化（如Na2SO3）、促進(jìn)水解（如AICl3）等，影響產(chǎn)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(fā)濃縮（至有晶體出現(xiàn)）、冷卻結(jié)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(fā)濃縮、趁熱過濾（如果溫度下降，雜質(zhì)也會以晶體的形式析出）、洗滌、干燥。

（6）溶液配制、灼燒、蒸發(fā)、過濾用到的儀器。

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

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

（9）檢驗(yàn)溶液中離子是否沉淀完全的方法：將溶液靜置一段時(shí)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(fù)操作2-3次。

（11）檢驗(yàn)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(xiàn)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(zhì)。

（13）冰水洗滌的目的：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子并降低被洗滌物質(zhì)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(zhì)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(chǎn)物。

（15）蒸發(fā)等反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍：抑制某離子的水解。如加熱蒸發(fā)AIC13溶液時(shí)為獲得AIC1。需在HC1氣流中進(jìn)行。

（16）預(yù)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(zhì)被氧化。

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