孙丽娟

纵观近几年的高考化学试题，化学工艺流程题已成为必考题型，探究此类试题的解题策略势在必行。在课程改革后，中学教育对学生学科综合能力的培养越来越重视，特别是在STEM[科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）]教育理念走进校园后，提高学生运用学科综合知识解决实际问题的能力已成为中学化学教师教学的重要组成部分。与现代工业生产紧密相关的化学工艺流程题有着集科学、技术、工程、数学于一身的特点，备受命题者的青睐。化学工艺流程试题考查的知识面广，有利于考查学生中学化学知识的综合运用，试题的陌生度高、文字量大，是知识与能力的巧妙融合，有利于检测学生的思维能力及知识的综合应用能力。

一、以回收金属为目的的工艺流程题

以回收金属为目的的工艺流程题，多以线型工艺流程题呈现。在分析此类试题时，我们可先对比分析原料和产品之间的关系，弄清楚由原料转化为产品需要经过哪些基本工艺，在这些工艺过程中又需要加入哪些物质，最后逐步解答试题中的问题。分析过程中既要“瞻前”又要“顾后”，即考虑原料转化为产品的同时，考虑原料的充分利用和副产品的变废为宝。

例1（2018年全国卷Ⅰ）磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述错误的是（ ）

A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+

D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠

解析：由题给流程图可知，原料是正极片，所需产品是其中含有的金属元素。正极片通过碱溶生成偏铝酸钠滤液和含磷酸亚铁锂的滤渣;由产品可知，需要把滤渣中所含的金属元素分离提纯，可与硫酸和硝酸反应生成Li+、PO43-、Fe3+等的滤液，以及不溶于硫酸和硝酸的炭黑等滤渣;由得到的滤液中含有的金属元素可知，可将其中的Fe3+生成沉淀滤出，可使用碱液进行提取，生成的沉淀是强氧化铁;与碱液反应得到的滤液中含有锂元素，可与碳酸钠反应生成LiCO3沉淀。由此分析各选项：A项，废旧电池中含有重金属元素，随意丢弃会污染环境，且废旧电池中含有可回收利用的金属，故合理处理废旧电池有利于保护环境和资源的再利用，正确;B项，由流程图可知，从正极片中含有的金属元素有Al、Fe、Li，正确;C项，滤液和碱液反应生成的沉淀是氢氧化铁沉淀，含有铁离子，正确;D项，若用硫酸钠代替碳酸钠，最终生成的物质是硫酸锂，不能形成沉淀，故不可用硫酸钠代替碳酸钠，错误。

答案：D

二、以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题

在解答以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程題时，首先要在流程中找出所需物质，而原料中除含有主要物质外还含有哪些杂质，并找出它们之间的关系，又要如何才能将它们分开;然后逐一分析加入的试剂，清楚加入试剂的目的以及加入试剂后发生的反应及产物，若有杂质则要考虑除杂方法，采用什么样的方法才能将杂质除去;最后逐步解答试题中设置的问题。为快速、正确地解答此类试题，宜采用“分段”分析法和“交叉”分析法，即可以先从流程图中找出解答问题时所学的关键点，如原产品的处理阶段、杂质与其他物质之间的分离阶段、产品的获得阶段，认真分析、仔细辨认，获得有效信息;而在流程图中包含多种原产品时则可以采用“交叉”分析法，由几种原材料经过一系列的反应得到各种中间产品，中间产品再经过与其他物质反应结合成最终产品，其中还会有部分物质可循环利用（此时试题中可能涉及“绿色化学”的考查），需要学生具备“眼观八方”之能，分析各种原材料与产品之间的关系，不仅横向分析，还要纵向分析。

例2（2018年江苏卷）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：

（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为。

（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如右图所示。

已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃

硫去除率=（1-）×100%

①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于。

②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是。

（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由（填化学式）转化为（填化学式）。

（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=。

解析：（1）SO2为酸性氧化物，与碱反应生成的盐是亚酸盐，即过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3，由此可写出反应的化学方程式，然后根据离子方程式的书写规则正确书写出离子方程式。（2）①题设中已知“多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃”，则不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于含有硫元素的FeS2。②由题设所给图示可知，同一温度下添加CaO的矿粉硫去除率更低，由硫去除率的公式可知，其主要原因是添加了1%CaO的矿粉硫可以使其中的硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中，化学方程式为2CaO+2SO2+O2=2CaSO4。（3）“过滤”后得到的滤液中含有NaAlO2、Na2SiO3，向其中加入过量的CO2，铝元素的形式由NaAlO2转化为Al（OH）3，对应的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-;（4）Fe2O3与FeS2的混合物在缺氧条件下焙烧，生成的是Fe3O4和SO2，反应的化学方程式为16Fe2O3+FeS211Fe3O4+2SO2↑，由此可知，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=1︰16。

答案：（1）SO2+OH-===HSO3-（2）①FeS2②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中（3）NaAlO3Al（OH）3（4）1︰16

综上，解答化学工艺流程题时要从生产目标出发，读懂流程图，明确一切反应或操作都是为了获得产品，从试题和题设问题中获取信息，深入了解工艺流程后再开始逐一答题。在答题时要按照题目要求，运用正确规范的化学用语，力求答案的清晰性、精准性。