高细堂

化学工艺流程题就是将化工生产中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中涉及的化学知识进行巧妙设问，与化工生产紧密联系的试题。根据“化学工艺流程题”的特点，要准确、顺利地解题，除了要掌握高中化学必备的知识外，最关键的是要具备“化学工艺流程题”的解题思路和掌握一些解题方法技巧。

化工流程题是近年高考的热点，也是一个难点，结合近几年的教学，谈谈几点解题策略。

首先，粗读题干，挖掘图示，看首尾即可，首即原料是什么，尾即产物是什么。因为同一原料，流程不同，产品也不同。流程中有一规律，即产品中所含金属为主物质，其余金属在流程中均为杂质，在流程中依次被除去。切记尽量不看流程，因为流程是难点，我们先不去碰他，这是避开难点。什么时候看流程呢，当你解小题时要用到流程时，再去看这一段的流程，也不是看整个流程，只是看片段。

其次，如果非要看流程，则化工流程题目在流程上一般分为3个过程：

原料处理阶段的常见考点是：

①增加接触面积，加快反应速率；

②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等；

水浸：与水接触反应或溶解。

分离提纯阶段的常见步骤：

调pH值除杂：调pH值的目的就是除Fe■和Al■；

已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示：

从中可知，Fe■沉淀完全时pH为3.7，Al■为5.6，其余离子沉淀完全时的pH均大于7，因此大多数流程中都有这一过程，除去铁杂质，首先溶解，接着加氧化剂把Fe■氧化成Fe■，再通过调节pH把Fe■除掉，从而除去铁杂质。

怎么判断哪个步骤是调节pH，这很有技巧，因为这跟最终产物有关，所以调节pH这步流程选择的是：含最终产物金属的氧化物，难溶性碱，含最终产物金属的碳酸盐，以及氨水等。举个例子，如果最终产物是CuSO■，那么调节pH选择是CuO 或Cu（OH）■或CuCO■或氨水。

分离提纯阶段常见的题型有以下几种：

第一类题目是问你操作步骤。操作步骤无非是物质分离，有四种情况：一是难溶于水的固体跟水分离或晶体跟溶液分离采用过滤，二是两种互不相溶的液体分离采用分液，三是几种互溶的液体分离或是沸点相差较大的固体分离采用蒸馏或分馏，四是把溶液中的溶质和溶剂分离采用蒸发浓缩，冷却结晶。

第二类题目是未知的化学方程式或离子方程式或电极反应，这类题目考查很多，应用三个守恒足可解题。但有一点需注意，解题先后顺序一定不能变，首先第一步是电子守恒，接下来第二步电荷守恒，第三步原子守恒。

例1：（2011，福建高考，23（6））在某强酸性混合稀土溶液中加入H■O■，调节PH≈3，Ge■通过下列反应形成Ge（OH）■沉淀得以分离。完成反应的离子方程式：

□Ge■+□H■O■+□H■O=□Ge（OH）■↓+□？摇？摇？摇？摇 ？摇。

解题：第一步，电子守恒。Ge的化合价从+3价升高到+4价，升高一价，失一个电子，从左边看，只能是H■O■中的-1价的O降价到-2价。因为一个H■O■中有2个-1价的O，所以一个H■O■应该降了2价，得2个电子，所以Ge■要2个，Ge■前面的系数为2，H■O■要一个，H■O■前面的系数为1。因此得到离子方程式为：2Ge■+H■O■+□H■O=2Ge（OH）■↓+□？摇？摇？摇 ？摇？摇。

第二步，电荷守恒。先看反应物中的H■O■、H■O不带电荷，2个Ge■带6个单位正电荷，生成物中Ge（OH）■也不带电荷，因此有两种情况：其一，左边加6个OH■，其二，左边不加，右边加6个H■。从此题题干中可知PH≈3，呈酸性，应该是第二种情况。所以得到的离子方程式为：

2Ge■+H■O■+□H■O=2Ge（OH）■↓+6H■。

第三步，原子守恒。分析等号左右两边的各原子个数，得左边应是6个H■O。从而得到最终的离子方程式为：2Ge■+H■O■+6H■O=2Ge（OH）■↓+6H■。

总结：通过该题的解答，我们不难看出解题的关键是第二步电荷守恒，若第一步应用电子守恒所得的离子方程式左、右两边已电荷守恒，则不需要再加离子。若第一步应用电子守恒所得的离子方程式左、右两边电荷不守恒，则不是加H■就是加OH■。到底加哪种离子，跟环境相关，若为碱性介质则加OH■，若为酸性介质则加H■。

例2：工业上用电解盐酸来生产高氯酸（HClO■），电解时用铂做阳极，银或铜做阴极，在阳极区可得到浓度达20%的高氯酸，写出阳极的电极反应式。

解题：第一步电子守恒，因为在阳极区，发生失电子的反应，所以应该是Cl■变成ClO■■，Cl元素从-1价升高到+7价，升8价，失8个电子，因此得出的反应式为：Cl■―8e■→ClO■■

接下来第二步电荷守恒，左边Cl■是一个单位负电荷，―8e■是8个单位正电荷，所以左边是7个单位正电荷，右边ClO■■是一个单位负电荷，所以有两种选择，要么左边加8个OH■，要么右边加8个H■，根据题意原来是盐酸溶液，所以应该加H■，因此得到反应式为：Cl■―8e■→ClO■■+8H■

第三步原子守恒，根据H原子守恒，左边加4H■O，不能加H■，因为加H■，电子不守恒，也不能加氢离子，因为加氢离子，电荷不守恒，所以只能加H■O。由此不难看出，运用三个守恒的顺序不能颠倒。最后用O来检验是否守恒，如果O原子守恒就正确，否则就错误，从而得出最终阳极反应式为：Cl■+4H■O―8e■=ClO■■+8H■。

综上所述，运用3个守恒的关键是先后顺序问题，也就是说第一步一定是用电子守恒，确定发生电子得失的化学式前的系数，第二步一定是电荷守恒，有时候还要考虑到底要不要加H■或OH■加哪边，是由环境决定的，酸性环境加H■，碱性环境加OH■。最后一步是原子守恒，原子守恒一般是补水，从而避免考虑多数题目中会出现的“加H■O加哪边”这个难点。而且H■O不要先写，因为左右两边的H■O有可能消去，因此H■O一定要放在最后写。

第三类题型问你滤液成分或可循环使用的物质是谁，那么答案肯定在流程中，就是在流程中加入的物质中找，流程的主要过程是一个除杂的过程，是一个把杂质变成沉淀或气体的过程，也就是说在这个过程中没变成沉淀或气体的离子就是滤液的主要成分。

第四类题型是有关Ksp的计算，Ksp的计算的核心是你要把已知的Ksp的公式列出，然后带入计算。

例3：（2011福建24）四氯化钛（TiCl■）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料，由钛铁矿（主要成分是FeTiO■）制备TiCl■等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：

（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：

2Fe■+Fe=3Fe■

2TiO■（无色）+Fe+4H■=2Ti■（紫色）+Fe■+2H■O

Ti■（紫色）+Fe■+H■O=TiO■（无色）+Fe■+2H■

加入铁屑的作用是？摇？摇 ？摇？摇？摇。

（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO■·nH■O溶胶，该分散质颗粒直径大小在？摇？摇 ？摇？摇？摇范围。

（3）若把③中制得的固体TiO■·nH■O用酸清洗除去其中的Fe（OH）■杂质，还可制得钛白粉。已知25℃时，K■=2.79×10■，该温度下反应Fe（OH）■+3H■？葑Fe■+H■O的平衡常数K=？摇？摇？摇？摇？摇。

（4）已知：TiO■（s）+2Cl■（g）=TiCl■（l）+O■（g）？摇？摇△H=+140KJ·mol■

2C（s）+O■（g）=2CO（g）？摇？摇△H=—221KJ·mol■

写出④中TiO■和焦炭、氯气反应生成液态TiCl■和CO气体的热化学方程式：？摇？摇？摇 ？摇？摇。

（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是？摇 ？摇？摇？摇？摇（只要求写出一项）。

（6）依据右表信息，要精制含少量SiCl■杂质的TiCl■，可采用？摇？摇 ？摇？摇？摇方法。

我们来解第（3）小题：K■=c（Fe■）×c■（OH■）=2.79×10■，25℃时，c（H■）×c（OH■）=Kw=1×10■；反应Fe（OH）■+3H■？葑Fe■+H■O的平衡常数K=■=■=■=2.79×10■。由上可知，只要能代入已知的K■的表达式，那么就可解题了。

第五类题型是有关离子的检验，几种常见的离子，如Fe■，Fe■，SO■■的检验要特别关注。

例4：（2012高考题组合改编）工业上由黄铜矿（主要成分为CuFeS■）冶炼铜的主要流程如下：

（1）步骤Ⅰ是在反射炉中进行的。把黄铜矿和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是？摇？摇？摇？摇 ？摇。

（2）步骤Ⅱ是在转炉中发生的。冰铜含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂），在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu■S被氧化为Cu■O。生成的Cu■O与Cu■S反应，生成含Cu量约为98.5%的泡铜，该过程发生反应的化学方程式分别是？摇？摇 ？摇？摇？摇、？摇？摇 ？摇？摇？摇。气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的？摇？摇 ？摇？摇？摇吸收（填字母）。

a.浓硫酸 b.稀硝酸

c.NaOH溶液 d.氨水

（3）步骤Ⅲ是由泡铜冶炼粗铜的反应，反应方程式为？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇。

（4）用稀硝酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈血红色，说明溶液中存在？摇？摇 ？摇？摇？摇（填离子符号），检验溶液中还存在Fe■的方法是？摇？摇 ？摇？摇？摇（注明试剂、现象）。

答案：（1）2CuFeS■+O■高温，Cu■S+2FeS+SO■

2FeS+3O■高温，2FeO+2SO■

（2）2Cu■S+3O■高温，2Cu■O+2SO■

2Cu■O+Cu■S高温，6Cu+SO■↑cd

（3）3Cu■O+2Al高温，Al■O■+6Cu

（4）Fe■可取适量酸性KMnO■溶液置于试管中，滴入几滴该溶液，若酸性KMnO■溶液退色或颜色变浅，则说明该溶液中含有Fe■。

解析：（1）根据问题（1）信息中的反应物和生成物及氧化还原反应的规律可写出两个化学方程式。

（2）气体A中含有SO■，SO■是酸性氧化物，选用碱性溶液吸收。

（3）由泡铜制取粗铜，是Cu■O和Al发生氧化还原反应，根据氧化还原反应的配平方法进行配平可得化学反应方程式为3Cu■O+2Al高温，Al■O■+6Cu。

（4）向溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，可推知溶液中一定含有Fe■；要检验溶液中还含有Fe■，可利用其还原性，具体操作：取适量酸性KMnO■溶液置于试管中，滴入几滴该溶液，若酸性KMnO■溶液退色或颜色变浅，说明该溶液中含有Fe■。

总结：工艺流程专题解题步骤：（1）浏览流程只看头尾，明确目的，解决“干什么”。（2）马上解题，回头再细看要用到哪步流程。（3）启用储备的解题类型解决问题。以上内容只是笔者对化工工艺流程题的一些粗浅认知，仅供参考。