浅谈无机工业流程题

无机推断题是将基本概念、基本理论、元素单质及其重要化合物知识与化学实验及简单计算有机结合起来的综合题型。在历年高考中，该题型呈现五种类型：一是以阴、阳离子判断为中心的物质推断，二是以原子结构、元素周期律为中心的元素推断，三是以元素化合物知识为基础的无机框图推断，四是实验探究无机化合物成分类，五是无机工业或实验流程。无机工业或实验流程题是对传统无机框图题的变革和创新，取材于工业生产和日常生活，问题设计更加灵活，更有化学味。本文将从历年高考中无机推断题常规解法，谈谈无机工业流程题的应对策略。

[ 试题特点]

在2013年的高考中，全国14套理综（化学）试卷，纯粹的无机工艺流程题有6道，实验室模题有3道。2014年新课程考试说明中把2013年新课程卷中的“工业流程”题全部作为题型示例精彩呈现， 2014年高考全国新课标卷中工业流程题与实验题也如约而至。

研究过去的高考题，我们不难发现：以前的无机推断题只是为考试而设计，考查大家的知识和能力，试题情境没有目的性和应用性。而无机工艺流程题的特点是：（1）试题源于生产实际，以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点;（2）试题内容丰富，涉及基础知识较为全面，较好地考查同学们对“双基”的掌握情况;（3）题目难度为中等以上，分值较大，区分度强。

其次，无机工业流程题一般可由以下几个部分组成：（1）题干部分，介绍原材料及所要得到的目标产品，以图表、化学反应方程式、文字表达等提供解决问题的信息;（2）流程图部分，呈现整个化工生产过程。一般流程图也可分为三部分：即原料的预处理、物质的分离提纯（题目的关键部分）和产品获得。有的流程图在这三部分中还包括三条线索：主线主产品、分支副产品、回头线为可循环利用的反应物。

在考试中，很多同学对无机工业流程题有一种莫名的恐惧感，以至未战先败，甚至是屡战屡败，那么解题的关键在哪里？

[ 解题关键]

我们熟知物质推断题的解题思路一般是：迅速浏览找突破口注意联系全面分析（正推或逆推）验正确认。解题的关键是依物质的特性或转换特征来确定“突破口”，顺藤摸瓜，进而完成全部未知物的推断。他山之石，可以攻玉。我们可以从中总结解答无机工业流程题的解题思路一般是：熟知流程图易处着手分析细节积累运用规范答题。当然无机工业流程题的一切反应或操作都是为了获得产品，所以解题时要从生产目的出发。对比较陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，易处着手，针对问题分析细节，先局部，后全盘，逐步深入。另外在平时多积累一些熟悉工业流程常见的操作名词及其作用比如：酸浸，在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。归纳重要的化工生产原理：金属的冶炼，海洋资源的开发利用等等。

例 （2014・江苏，节选）烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2（SO4）x（OH）6-2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

[酸浸][过滤Ⅰ][过滤Ⅱ][吸收][热分解][调pH=3.6][滤渣Ⅰ][滤渣Ⅱ][SO2][含SO2烟气][CaCO3粉末][H2SO4溶液][粉煤灰]

加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2（SO4）3转化为Al2（SO4）x（OH）6-2x。滤渣Ⅱ的主要成分为 （填化学式）;若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是 （用离子方程式表示）。

解析 加入碳酸钙调节溶液的pH，溶液中的硫酸根与钙离子结合生成滤渣，滤渣Ⅱ的主要成分是硫酸钙。若溶液的pH偏高，则部分硫酸铝转化成氢氧化铝沉淀，导致溶液中的铝离子含量降低，离子方程式为3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O=2Al（OH）3+3CaSO4+3CO2。

答案 CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O=2Al（OH）3+3CaSO4+3CO2

点拨 同学们在平时应该归纳热点考点的解题步骤，有利于提升解题效果。比如化工题中方程式书写的一般步骤为：借助流程和信息寻找关键的反应物和生成物;借助化合价判断反应类型（氧化还原反应还是非氧化还原反应？）;借助流程和信息判断反应所发生的环境（熔融状态还是溶液？溶液呈酸性还是碱性？）。另外根据题型还能总结出一些模板式答题：比如检验固体是否洗涤干净，怎样检测某种离子。

[练习]

1. 碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠（纯度约98%）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质，提纯工艺流程如下：

[蒸发浓缩结晶][过滤][除杂][溶解][加热脱水][检验][趁热

过滤][水][NaOH][滤渣][滤液][母液][工业

碳酸钠][Na2CO3・H2O][试剂级Na2CO3]

已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示，回答问题。

（1）滤渣的主要成分为 。

（2）“趁热过滤”的原因是 。

（3）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是 。

2. 工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

[操作Ⅱ][石灰苛化][空气][H2O][CO2][熔融][母液][干燥][KOH][KMnO4

粗晶体][KMnO4

晶体][K2MnO4][KMnO4

K2CO3

MnO2] [MnO2][KOH][操作Ⅰ][粉碎][KMnO4

K2CO3]

（1）上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式）。

（2）若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。

（3）操作Ⅰ的名称是 ;操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在 （填性质）上的差异，采用 （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。

[参考答案]

1. （1）Mg（OH）2、Fe（OH）3、CaCO3 （2）使析出的晶体为Na2CO3・H2O，防止因温度过低而析出Na2CO3・10H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长 （3）溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3中混有杂质 原因：“母液”中含有的离子有Ca2+、Na+、Cl-、SO42-、OH-、CO32-，当多次循环后，使得离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4、Ca（OH）2、CaCO3等沉淀

2. （1）MnO2; KOH （2）[23] （3）过滤 溶解度 浓缩结晶