江蘇 王建華

化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問。它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護(hù)等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、分離提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，要求考生依據(jù)流程圖分析原理，緊扣信息，抓住關(guān)鍵，準(zhǔn)確答題。這類試題具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性，是近幾年高考化學(xué)命題的?？己蜔狳c(diǎn)題型，所占的分值比重大，區(qū)分度也很好。下面就無機(jī)化學(xué)工藝流程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)換試題略加剖析。

一、無機(jī)化學(xué)工藝流程特點(diǎn)及解題思維

無機(jī)化學(xué)工藝流程大致流程如下：

此類題目多以金屬礦物加工為載體，綜合考查物質(zhì)間的轉(zhuǎn)換、化學(xué)反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)操作等，難度較大，綜合性強(qiáng)。解此類題型的一般思維過程：

1.粗讀題，得目的，標(biāo)記有用信息

將題目從頭到尾粗讀一遍，初步了解大意。由于題頭一般是簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的(包括副產(chǎn)品)，以及提供一些教材上未出現(xiàn)過但題中必須用到的信息。因此要求先養(yǎng)成良好的做題習(xí)慣，閱讀題干時要隨手畫出目的及相關(guān)信息。

2.看箭頭，析過程

箭頭打進(jìn)的是反應(yīng)物，打出的是生成物，有進(jìn)又有出的是可循環(huán)利用的物質(zhì)。

3.細(xì)分析，看控制，找分離

分析流程圖中的原料與產(chǎn)品，找出兩者的關(guān)系，結(jié)合問題思考：原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程中都發(fā)生了什么反應(yīng)，每一步得出什么產(chǎn)物，都標(biāo)在相應(yīng)的步驟中。物質(zhì)制備工業(yè)都涉及物質(zhì)的分離提純，注意制備過程中所需的原料、條件的控制(如溶液pH與沉淀、溶度積常數(shù)與沉淀等)以及物質(zhì)分離方法的選擇(如過濾、萃取分液、蒸餾等)。若出現(xiàn)工業(yè)評價問題，從成本、環(huán)保、現(xiàn)實(shí)等角度考慮分析即可。

二、以教材為藍(lán)本，熟悉設(shè)計(jì)

以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的工藝流程：

流程一(酸溶1)：

分析過程：鋁土礦(Al2O3、SiO2、Fe2O3)，經(jīng)鹽酸反應(yīng)后所得物(Al3+、Fe3+、SiO2)，濾渣1是SiO2，經(jīng)過量氫氧化鈉溶液反應(yīng)后所得物[AlO2-、OH-、Fe(OH)3]，濾渣2是 Fe(OH)3，濾液經(jīng)通入CO2反應(yīng)后所得物[Al(OH)3、NaHCO3]，濾液3是NaHCO3，濾渣是Al(OH)3，經(jīng)灼燒后得到Al2O3，經(jīng)電解后得Al。

流程二(酸溶2)：

部分金屬離子在實(shí)驗(yàn)條件下開始沉淀和完全沉淀的pH如下表。

金屬離子Fe3+Al3+開始沉淀時pH1.93.3沉淀完全時pH3.25.2

分析過程：鋁土礦(Al2O3、SiO2、Fe2O3)，經(jīng)鹽酸反應(yīng)后所得物(Al3+、Fe3+、SiO2)，濾渣1是SiO2，結(jié)合表格信息，經(jīng)調(diào)節(jié)pH后所得物[Al3+、Fe(OH)3]，濾渣2是Fe(OH)3，濾液3是Al3+，經(jīng)加入氨水后所得物[Al(OH)3、NH4Cl]，濾液是NH4Cl，濾渣是Al(OH)3，經(jīng)灼燒后得Al2O3，經(jīng)電解后得Al。

流程三(堿溶)：

三、典型例題

(2016全國Ⅲ)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分見下表。

物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2<1

以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：

回答下列問題：

(5)“流出液”中陽離子最多的是________。

(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________。

(2)0.5 (3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)堿 (5)K+