无机工业流程题解题思路

范发强

无机工业流程题以现代工业生产为依托，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。

一、无机工业流程图构成

1.题干部分：介绍原材料。

2.流程图部分：用框图形式将主要生产工艺流程表示出来。

主要框架是：原料处理分离提纯核心反应主要产品

3.问题部分：以流程图为框架，提出各类化学问题。试题本质是从混合物中提取纯净物。

二、读题

1.粗读

从题干部分分析哪个是需要的元素，哪些是杂质元素。分析元素走向。

从框图部分分析主线是目标产品，支线为副产品，回头线为循环产品。明确原料、杂质和目标产品

2.精读

工业流程题主要考查核心反应条件的控制及原因，核心反应方程式书写，除杂试剂的选择、PH值的控制，分离提纯操作，滤液滤渣成分，相关计算。针对问题再精读，分析细节，根据问题去研究某一步或某一物质。

例如2015年全国卷Ⅰ27题.

硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：

从题干部分可知：硼元素是要提纯的元素，硅、铝、铁、钙、镁是杂质元素，从框图主线可知主要产品是粗硼酸，支线中第一次酸浸过滤得到浸渣是二氧化硅、硫酸钙（微溶），镁盐最后一次过滤得到，中间的滤渣应有铁、铝元素。

三、无机工业流程图可能提的问题及解题策略

化学问题的思考要有一定的方向，要在基础理论框架下结合实际问题进行思考。工业流程图由四部分组成，即原料处理、分离提纯、核心反应、主要产品。

主要解决两个问题，一个是发生了什么反应，另一个是采取了什么分离方法，这两处问题能理清，其余迎刃而解。下面针对流程图遂个分析。

首先是原料的预处理：原料处理阶段的常见方法有

（1）溶解：通常用酸溶、碱溶、水溶。

浸出：固体加水（酸、碱）溶解得到离子

（2）灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解

该阶段常提出的问题是如何加快反应速率，可从反应速率的影响因素分析。

第二要分析的核心反应的问题：

如何分析化学反应呢？

（1）分析反应物与生成物，箭号流入的是反应物，流出的是生成物。

（2）分析化合价是否发生变化判断是氧化还原反应还是非氧化还原反应。然后按复分解反应或氧化还原规律思考。

（3）配平时注意反应介质（酸性、碱性等）

如2015年全国卷Ⅰ27题问题部分，

（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式__________。这题中反应物是Mg2B2O5·H2O与硫酸，生成物中有硼酸（H3BO3），没有化合价变化，按复分解反应分析，应还有硫酸镁，至于有无水通过配平可知。

又如2013年全国卷Ⅰ27题，

27.（15分）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6，现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

回答下列问题：

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式。

根据题干正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等，其中只有铝箔可与NaOH溶液反应，易推知是铝与NaOH溶液反应，所以离子方程式为： 2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑

（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式；

根据工艺流程中反应物有LiCoO2、H2SO4、H2O2，生成物有 Li2SO4溶液、CoSO4（Co+2价）溶液，所以加H2SO4、H2O2酸浸的过程中发生氧化还原反应有2LiCoO2+3H2SO4+H2O2= Li2SO4+2 CoSO4+O2↑+4H2O，

因为反应是温度80℃，还会发生双氧水制氧气的反应：2H2O 2O2↑+2H2O；

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式。

2CoSO4+2 NH4HCO3=CoCO3↓+ （NH4）2SO4+H2O+CO2↑

第三是物质的分离提纯问题

工业流程图就是把杂质除去并把杂质分离的过程。这里涉及除杂试剂选择反应条件控制，及物质的分离提纯问题。

1.反应条件的控制及除杂试剂选择：

（1）调pH值除杂

a.控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀

b.调节pH所需的物质一般应满足两点：

能与H+反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。

例如：若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+，可加入 等物质来调节溶液的pH值。

（2）温度控制

控制温度有控制反应速率、防止副反应发生、有利于分离得到纯物质（如趁热过滤），有利于化学平衡移动等。

2.常见的分离提纯方法有结晶、过滤、洗涤、蒸馏、萃取与分液等。如上例13年高考试题就涉及过滤、萃取与分液操作。这部分会考一些基本操作问题。

例如：（1）洗涤（冰水、热水）洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。洗涤的方法、洗净的标志、洗涤试剂的选择等。

如：洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl，选用的最佳试剂为 。

A、饱和Na2CO3溶液 B、四氯化碳

C、NaOH溶液 D、75%乙醇

（2）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤：如最后所得晶体带结晶水：CuSO4.5H2O等以及从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在 的气流中加热，以防其 。

（3）蒸发结晶、重结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。

最后涉及产品及产率问题。流程图中主线分析主产品，副线分析副产品，回头线分析循环品。而产率问题主要涉及化学计算。同时答题时一定要按要求回答，注意语言表达规范准确。