聚焦工艺流程，钻研解题策略

孟凡盛 方兰

工艺流程题以工艺流程图的形式呈现出无机物的制备、提纯以及含量的测定等方面的信息，着重考查考生获取信息、分析问题和解决问题的能力。想要快速、准确地解答工艺流程题，考生一方面要熟悉工艺流程的专业术语，另一方面，在看工艺流程图时，要善于利用“元素守恒”的思想分析各元素的来龙去脉，理解各步操作的目的与原理，应用所学知识解决工艺生产中的实际问题。

一、题型结构和流程分段

工艺流程题一般可划分为三个阶段，即前期的原料预处理阶段、中期的核心反应阶段和后期的产品分离提纯阶段。在不同阶段还需要根据实际需求添加辅料，控制反应条件，以实现预期的目的和排放产物的无害化处理。分析流程图的规律为：主线主产品，分支副产品，回头为循环（如图1所示）。

二、流程解读

工艺流程图主要由方框、箭头、具体物质组成。方框框起来的地方表示具体操作，主要有“浸出”“煅烧”“反应”“氧化”“过滤”“浓缩”“结晶”“洗涤”“烘干”等。考生要把这些操作与化学实验操作联系起来，用已学知识来解决实际的化工情境问题。具体物质和箭头共同表示了物质走向，箭头指进去的地方表明在此步操作中添加的原料或者辅料，箭头指出来的地方表明在此步操作中得到的产品或副产品。

三、常见工艺流程的专业术语

1.研磨、粉碎：通过机械研磨或粉碎，对原料进行预处理，以增大反应物的接触面积，从而达到加快反应速率和提高原料转化率、利用率、浸出率的目的。

2.高温煅烧：在高温下使固体原料分解、反应或改变结构，使不易转化的物质转化为容易提取的物质。

3.表面处理：在原料预处理阶段应用物理或化学方法对原材料表面进行初步处理，如除去表面油污，或用机械法打磨金属晶体，或用化学法除去表面氧化物等。

4.浸出：浸取、溶解，是指向固体中加入适量溶剂，使其中的物质溶解或通过反应进入溶液，分为水浸、酸浸、碱浸、醇浸等。水浸是为了分离水溶性和非水溶性的物质，酸浸是为了溶解金属、金属氧化物、调节pH等，碱浸是为了去除油污、溶解酸性氧化物、溶解铝及其化合物、调节pH等，醇浸一般是为了提取有机物质。

5.浸出率：实际浸出量与理论浸出量的比值，通常与反应物的接触面积、温度、浓度、浸出时间相关，多次浸出可适当提高浸出率。

四、工艺流程题的条件控制

正確理解工艺流程图中标注的反应条件是快速、准确地解题的关键，部分反应条件的控制目的归纳总结如下。

1.温度：控制温度的目的一方面是为了加快反应速率，另一方面是促进平衡向某个方向移动，从而控制平衡转化率。在实际生产中，通常需要综合考虑多方面的因素，将温度控制在一定范围内，如使反应速率不至于太慢，抑制或促进平衡向某个方向移动，同时要防止反应物或生成物分解，防止副反应的发生，使催化剂的催化活性最高等。如果题目中给出了各物质的溶解度信息表，则要根据它们的溶解度变化情况，寻找合适的结晶分离方法。

2.用量：强调某种反应物过量，有可能是为了提高另一种反应物的转化率或使平衡向正反应方向移动，也可能是利用混合物中各组分的性质差异达到分离提纯的目的，如利用过量的NaOH分离Mg2+和Al3+。

3.pH控制：一方面控制pH可以控制反应产物，如MnO 4-的还原产物与溶液的酸碱性有关，在酸性、中性、碱性溶液中其还原产物分别为Mn2+、MnO2和MnO 42-。另一方面，可根据难溶物的溶度积常数计算出不同金属阳离子开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH，以实现分步沉淀，从而达到分离的目的。

4.氧化：加入氧化剂氧化某物质，使之转化为目标产物，或将杂质转化为易于被除去（沉淀）的离子。氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂有氯气、氯水、氧气、过氧化氢、NaClO溶液、KClO3溶液、KMnO4溶液等，为了避免引入新的杂质，通常选择绿色氧化剂过氧化氢或氧气。

5.洗涤：常见的分为水洗和乙醇洗。水洗的目的是为了除去沉淀或晶体表面残留的杂质。乙醇洗既可以除去沉淀或晶体表面的杂质离子，又可降低晶体的溶解损耗，且乙醇挥发带走部分水分，便于干燥。

五、解题示例

例1 （2017·珠海市高三摸底考试）工业以软锰矿（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质）为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰（MnCO3）。其工业流程如图2所示。

总结

工艺流程题一般以流程图为信息载体，辅以装置图、表格和各小题中的文字提供的信息，考查考生快速获取有用信息的能力。试题的设问角度较多，常围绕化学反应原理、陌生反应方程式的书写、物质的分离和提纯、基本实验操作、绿色化学、安全生产等知识点设置问题。考生只要掌握了这类试题的特点和解题规律，考试时遇到这类试题便能胸有成竹！