无机化学工艺流程综合试题(无机化工工艺学思考题)

无机化工流程题是以实际的工业生产过程为背景，以解决化学实际问题为思路设置问题，通常以流程图的形式呈现生产过程，有时还结合表格和图像提供多种信息。试题的结构通常分为题头、流程和设问三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)；流程部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；设问主要是根据生产过程中涉及的化学知识来设置，从而组成一道完整的化学试题。从要解决的问题看，这类试题通常有两个目的：一是从混合物中分离、提纯某种物质；二是利用某些物质制备另一物质。

1．化工生产的一般流程

2．试题的设问角度

化工流程题的考点主要从以下6点设置：

(1)基本操作

除杂、分离、检验、洗涤、干燥等实验操作的步骤描述；加入某些试剂或某个操作步骤的目的描述。

(2)物质的分离与提纯

通过调节pH使溶液中的金属离子沉淀达到分离除杂的目的，据此选择需要加入的化学试剂；加入某种物质使难溶物转化为更难溶的物质后，通过过滤除去等。

(3)化学反应速率与化学平衡理论的运用

例如，研磨使反应物颗粒变小，增大反应物间的接触面积，从而增大反应速率，提高原料利用率；升高温度能增大反应速率，使吸热反应平衡正向移动等。

(4)化学方程式或离子方程式的书写

根据流程图及设问中的信息找出反应物和生成物，书写指定的化学方程式或离子方程式。

(5)环境与绿色化学思想

流程中物质的转化和循环、资源的回收和利用、“三废”的来源、对环境的影响及处理措施等。

(6)化学计算

联系原料纯度、转化率、损失率、产物产率等计算产品质量；联系溶液配制、滴定操作测定样品中某元素含量或产品纯度；联系溶度积常数，计算溶液中某离子浓度或完全沉淀时的pH等。

3．工艺流程中的常见专业术语

研磨、雾化：将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分

灼烧(煅烧)：使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿

浸取：向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等

酸浸：在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程

浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少

滴定：定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定

酸作用：溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等

碱作用：去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅、调节pH、促进水解(沉淀)

4．物质转化过程中分离提纯阶段的主要操作

除杂：加入沉淀剂或控制溶液的酸碱性使形成氢氧化物沉淀。如：除去含Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等来调节溶液的pH

加热：加快反应速率或使平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质

降温：

防止某物质在高温时会分解或使平衡向着题目要求的方向移动

分离：固液分离——过滤

液液分离：

a.有溶解度差异——结晶或重结晶(蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干；蒸发结晶、趁热过滤)

b.有溶解性差异——(萃取)分液

c.有沸点差异——蒸馏

5．获得产品阶段的主要操作

洗涤(冰水、热水、有机溶剂)

水洗：洗去晶体表面的杂质离子(适用于溶解度小的物质)

冰水洗涤：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(适用于高温溶解度大、低温溶解度小的物质)

醇洗(常用于溶解度较大的物质)：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(若对溶解度小的物质进行醇洗，则是为了洗去杂质离子，并使其尽快干燥)

蒸发时的气体氛围抑制水解

如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解

蒸发浓缩、冷却结晶

如K2Cr2O7和少量NaCl的混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是K2Cr2O7，母液中是NaCl和少量K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3中的少量NaCl

蒸发结晶、趁热过滤

如NaCl和少量K2Cr2O7的混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是K2Cr2O7和少量NaCl；同样原理可除去NaCl中的少量KNO3

[提醒]　趁热过滤：若目的是获得固体，则为防止其他物质析出导致产品不纯或防止温度降低固体溶解；若目的是获得液体，则为防止温度降低析出固体，造成损耗。

6．工艺流程题中常见问题的答题方向

常见问题

答题要考虑的角度

分离、提纯，过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作，如从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥)，提高原子利用率，绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)，在空气中或特定气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或特定气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的

洗涤沉淀

方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次

判断沉淀是否洗涤干净

取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等

控制溶液的pH

①调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)

②“酸作用”还可除去氧化物(膜)

③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)

控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)

①使化学平衡移动；控制化学反应的方向

②控制固体的溶解与结晶

③控制反应速率：使催化剂达到最大活性

④升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发

⑤加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离

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