化學工藝流程題是近年高考的熱點，也是高考理綜化學大題之一，通常占有不小的分值。它是“無機框圖題”的變革與創新，以化工生產為背景，用框圖的形式表述生產流程，是化學與生活、社會、生產聯系的重要體現。該類題目的考查通常結合有關實驗，因此除需掌握工業流程題目解題方法外，還應對化學實驗有大概的認識。

一、題目構成特點

⒈ 內容來源：真實的工業生產過程，內容豐富，提問靈活。

⒉ 題目結構：分題頭、題干和題尾三部分。

題頭一般是介紹該工藝生產的原材料和工藝生產的目的（包括獲得副產品）；

題干部分主要用框圖形式將原料到產品的主要生產工藝流程表示出來；

題尾主要是根據生產過程中涉及的化學知識設置系列問題。

⒊ 呈現形式：流程圖、表格、圖像。

⒋ 設問方式：措施、成分、物質、原因。

⒌ 能力考查：獲取信息的能力、分解問題的能力、表達能力。

⒍ 知識落點：基本理論、元素化合物、實驗。

二、工業流程常見的操作

⒈ 原料預處理階段

原料轉化為產品的生產原理問題；

⑴ 浸出：即浸取、溶解。

近年來，在高考題中出現了“浸出”操作。在化工生產題中，礦物原料“浸出”的任務是選擇適當的溶劑，使礦物原料中有用組分或有害雜質選擇性地溶解，可溶性的物質溶解或通過反應進入溶液，達到有用組分與有害雜質或與脈石組分相分離的目的。

浸取分水浸、酸浸、堿浸、醇浸等

① 水浸：與水接觸反應或溶解，為了分離水溶性和非水溶性的物質。

② 酸浸：為了溶解金屬、金屬氧化物、調節pH促進某離子的水解而轉化為沉淀等。

通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等，與酸接觸反應或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去。

③ 堿浸：是為了去除油污、溶解酸性氧化物、溶解鋁及其化合物、調節pH等。

④ 醇浸：為了提取有機物。

如何提高浸出率

① 浸出率：實際浸取量與理論浸取量的比值。

② 提高浸出率可以從反應物接觸面積、接觸機會、溫度、反應物的濃度、溶劑性質等方面思考，適當延長浸出時間、多次浸取等也有助于提高浸出率

⑵ 研磨、粉碎、噴灑：

① 減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積和接觸機會，加快反應速率，以提高原料轉化率、利用率、浸出率的目的。

② 增大接觸面的具體措施有：固體采用粉碎、研磨的方法；液態采用噴灑的方法；氣體采用多孔分散器等。

⑶ 灼燒（煅燒、焙燒）：

指在高溫下使固體原料分解、反應或改變結構和組成，使一些物質能溶解；并使一些雜質在高溫下氧化、分解，如碳酸鈣分解，煅燒高嶺土改變其結構。

⑷ 加快反應速率的方法：升高溫度、攪拌、粉碎。

⒉ 分離提純階段

⑴ 本質：對混合物的除雜、分離、提純。

① 首先，找出要得到的主要物質是什么，混有哪些雜質；

② 然后，認真分析當加入某一試劑后，能與什么物質發生反應，生成什么產物；

③ 最后，思考用什么方法才能將雜質除去。

⑵ 除雜

① 氧化階段：如用氧化劑將Fe2+氧化成Fe3+、Cr3+氧化成CrO42－以便后期處理。

③ 試劑除雜：加入某種試劑，使雜質離子變為沉淀除去。

④ 萃取：用一種溶劑將物質從另一種溶劑中提取出來。如利用溴和碘單質易溶于有機溶劑，從海水中提取溴和碘單質。

⑶ 控制反應條件

目的：使某種金屬離子形成氫氧化物沉淀而分離；

① 控制體系的環境氛圍：如蒸發或結晶時，加入相應的酸或堿以抑制某些鹽的水解；

② 營造還原性氛圍：防止還原性物質被氧化。如加入鐵粉防止Fe2+被氧化；

③ 加入氧化劑：氧化某物質，轉化為易于被除去（沉淀）的離子。如加入綠色氧化劑H2O2將Fe2+氧化轉化為Fe3+。

綠色氧化劑H2O2的優點：不引入新雜質，對環境無污染。

④ pH值的控制：控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。

ⅰ 調節PH的物質應該滿足的條件：能與H＋反應，使溶液pH值增大；

ⅱ 方法：加入能消耗H+的物質且不引入新的雜質。

例如：已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的pH為：
Fe(OH)3開始沉淀的pH值2.7，沉淀完全的pH值3.7
Fe(OH)2開始沉淀的pH值7.6，沉淀完全的pH值9.6
Mn(OH)2開始沉淀的pH值8.3，沉淀完全的pH值9.8

若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質與H+反應，使溶液中H+濃度減小，來調節溶液的pH值到3.7。

⑤ 控制溫度：控制溫度在一定范圍內：綜合多方面因素的考慮，如使反應速度不致于太慢、抑制或促進平衡的移動、防止反應物分解、防止副反應、使催化劑的催化活性最高等。

ⅰ 加熱：加速溶解、加快反應速率或促進平衡向某個方向移動(如促進水解生成沉淀)。如在制備過程中出現一些受熱易分解的物質或產物，則要注意對溫度的控制。如NaHCO3、NH4HCO3、KMnO4、AgNO3等物質。

ⅱ 降溫：防止某物質在高溫時溶解或分解，使化學平衡朝著題目要求的方向移動。

如果題目中出現了包括產物在內的各種物質的溶解度信息，則要根據它們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，尋找合適的結晶分離方法(蒸發結晶或濃縮結晶)。

ⅲ 煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離；除去溶解在溶液中的氣體，如氧氣。

⑥ 攪拌、加熱加速溶解：增大反應物的接觸面積，加快反應速率；對于吸熱反應，加熱可同時提高原料的轉化率，但要避免反應物或生成物的過熱分解。

⑦ 增大反應物濃度、加壓

ⅰ 可加快反應速率；

ⅱ 加壓一般是提高氣體反應物濃度的措施，但在氣體和固體、液體反應物的體系中并不適用；

ⅲ 生產中常使廉價易得的原料適量或過量，以提高另一原料的利用率。

⑧ 催化劑：大大提高反應速率、降低能耗，但不影響化學平衡。使用時必須注意其活性溫度，且防止雜質使催化劑“中毒”，延長使用壽命。

⑨ 表面處理：如除去表面油污，或金屬晶體可用機械法打磨，或化學法除去表面氧化物等。

⒊ 獲得產品階段

物質分離和提純的方法：

⑴ 洗滌：

① 洗滌劑選擇（如冰水洗、乙醇洗等）；

冰水洗滌：洗去晶體表面的雜質離子，減少洗滌過程中的溶解損耗；

有機物（如用乙醇）洗滌：洗去表面的雜質離子，降低晶體的溶解損耗，且易于干燥。

無水乙醇的作用：減少產品的損耗；除去固體表面的雜質；使產品快速干燥（適合于結晶水水合物等對熱不穩定的晶體，其他晶體通常晾干、低溫烘干）

② 目的是洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的損耗；

③ 判斷沉淀（晶體）是否洗滌干凈的方法：檢驗沉淀（晶體）組成之外的離子的存在。

（實質上檢驗晶體表面一些可溶性雜質離子，要注意強調取最后一次洗滌液少許于試管中）。

根據沉淀中可能存在的某一離子：

ⅰ 取最后一次洗滌液少許于試管中——取樣；；

ⅱ 加入XX（試劑）——加試劑；

ⅲ 若無沉淀生成——現象；

ⅳ 則說明沉淀已洗滌干凈——結論。

⑵ 結晶

固體物質從溶液中析出的過程。（蒸發溶劑、冷卻熱飽和溶液、濃縮蒸發）

重結晶是利用固體物質均能溶于水，且在水中溶解度差異較大的一種除雜質方法。

① 蒸發結晶：一般適用于單一溶質且該物質熱穩定性較好（不會熱分解）的結晶析出，如從食鹽水中得到氯化鈉晶體。要注意若有金屬離子易水解，應控制酸性條件或酸性氣體氛圍，抑制其水解。

② 蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾：主要是讓溶解度隨溫度變化大的溶質析出，多用于結晶水合、不穩定的鹽類（如銨鹽、硝酸鹽）的結晶析出。這種題往往是用圖像表示溶解度與溫度關系。如除去KNO3中的少量NaCl。

③ 蒸發結晶、趁熱過濾：目的是讓溶解度隨溫度變化小的溶質析出，防止某物質降溫時會析出，如除去氯化鈉溶液中的硝酸鉀，趁熱過濾需用到熱濾漏斗或用熱毛巾捂住普通漏斗外壁，以防因溫度下降而析出雜質。

④ 重結晶：是將晶體溶于溶劑或熔融以后，又重新從溶液或熔體中結晶的過程。重結晶可以使不純凈的物質獲得純化，或使混合在一起的鹽類彼此分離，提高產品的純度。

關于結晶操作的注意事項

① 當溶液是單一溶質時：

ⅰ 所得晶體不帶結晶水：蒸發、結晶；

ⅱ 所得晶體帶結晶水：蒸發濃縮至有晶膜出現，冷卻結晶，過濾。

② 當溶液中有兩種或以上溶質時：

ⅰ 要得到溶解度受溫度影響小的溶質：濃縮結晶，趁熱過濾；

ⅱ 要得到溶解度受溫度影響大的溶質：蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾。

⑶ 蒸發：蒸發時遇到容易水解的物質，應在相應的氣流中進行加熱。如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質時，或干燥它們的含水晶體，應在HCl的氣流中加熱，防止其水解。

⑷ 過濾：固、液分離。

趁熱過濾

① 防止過濾一種晶體或雜質的過程中，因溫度下降而析出另一種晶體；

② 若首先析出的是產品，則防止降溫時析出雜質而影響產品純度（目的是提高產品純度）；

若首先析出的是雜質，則防止產品在降溫時結晶而損耗（目的是減少產品的損耗）

③ 方法：將漏斗先置于熱水中預熱。

⑸ 蒸餾：液、液分離。

⑹ 分液：互不相溶的液體間的分離。

⑺ 升華：將可直接氣化的固體分離出來。

⑻ 鹽析：加入無機鹽使溶質的溶解度降低而析出。

三、解題思路與解題步驟

⒈ 分析流程圖的技巧

⑴ 瀏覽全圖，確定該流程的目的：由何種原料得到何種產物（副產品），對比原料和產物。

⑵ 了解流程圖外的文字描述、表格等信息、某個問題中的提示性信息。并在分析和解題過程中隨時聯系和調用。

⒊ 解析流程圖需要思考的問題：

從原料到產品發生了什么反應？利用了什么原理？每一步操作進行到什么程度最佳？每一步操作產生了什么雜質和副產物？雜質和副產物要怎么除去？

⒉ 解題思路：

⑴ 認真讀題。明確整個流程及每一部分的目的；流程題一般只有兩個目的：

① 從混合物中分離、提純某一物質；

② 利用某些物質制備另一物質。

⑵ 仔細分析，讀懂流程圖。搞清楚每步發生的反應及得到的產物；

① 一般情況主線為主產品；分支為副產品；回頭為循環。

② 核心考點：物質的分離操作、除雜試劑的選擇、生產條件的控制、產品分離提純。

③ 工業生產流程主線與核心

⑶ 分析問題，回歸課本知識，關注信息提示。結合理論基礎與實際問題思考；大多數提問用所學知識便可直接回答，但個別地方往往結合流程或信息提示才能回答，有時也可能存在有悖已學知識，這時就要結合化工生產實際考慮原料成本低廉、環境友好、產量產率高等等。

⑷ 細心檢查。注意答題模式和要點，最后再重新按流程圖驗證結論是否合理。

⒊ 解題步驟：

⑴ 粗讀試題，盡量弄懂流程圖，但不必強求推出每一種物質；

⑵ 精讀試題：根據問題去精心研究某一步或者某種物質；

⑶ 看清所問問題：不能答非所問，注意科學表達。

四、物質制備工藝流程題的解答

⒈ 確定要制備什么物質：從題干或者問題中獲取有用信息，了解產品的性質。某些具有特殊性質的產品，要采取必要的措施來避免在生產過程中混入其他的雜質。如：

⑴ 在制備過程中出現一些受熱易分解的物質或者產物，要注意對溫度的控制。

⑵ 如果產物是一種會水解的鹽，且水解產物中有揮發性酸產生時，則要加相對應的酸來防止水解。（FeCl3、AlCl3等）。

⑶ 如果產物是一種強的氧化劑或者還原劑，則要防止它們與發生氧化還原反應的物質接觸。

⑷ 如果產物是一種易吸收空氣中的二氧化碳和水而變質的物質，則要注意在制備過程中除去二氧化碳和水，同時也要防止空氣中的二氧化碳和水進入裝置中。

⑸ 如果題目中出現了包括產物在內的各種物質的溶解度信息，則要注意對比他們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，根據他們不同的變化，找出合適的分離方法。

⒉ 分析流程中的每一步驟：應從這幾個方面了解流程：反應物是什么？反應方程式是什么？該反應造成了什么后果？對制造產品有什么作用？

⒊ 從問題中獲取信息，幫助解題。標準化問題，回答一定要標準化。

五、答題規律

⒈ 增大原料浸出率（離子在溶液中的含量多少）的措施：

攪拌、升高溫度、延長浸出時間、增大氣體的流速（濃度、壓強），增大氣液或固液接觸面積

⒉ 加熱的目的：

加快反應速率或促進平衡向某個方向（一般是有利于生成物生成的方向）移動

⒊ 溫度不高于XX℃的原因：

適當加快反應速率,但溫度過高會造成揮發（如濃硝酸）、分解（如H2O2、NH4HCO3）、氧化(如Na2SO3)、促進水解（如AlCl3）等，影響產品的生成，造成浪費

⒋ 從濾液中提取一般晶體的方法：（溶解度隨溫度升高而增大的晶體）

蒸發濃縮(至有晶膜出現)、冷卻結晶、過濾、洗滌（冰水洗、熱水洗、乙醇洗）、干燥】

⒌ 從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法：

蒸發濃縮、趁熱過濾(如果溫度下降，雜質也會以晶體的形式析出來)、洗滌、干燥。

⒍ 溶液配制、灼燒、蒸發、過濾用到的儀器：

玻璃儀器、可以直接在火焰上加熱的儀器等。

⒎ 減壓蒸餾（減壓蒸發）的原因：

減小壓強，使液體沸點降低，防止（如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3）受熱分解揮發。

⒏ 蒸發、反應時的氣體氛圍：

抑制某離子的水解，如加熱蒸發AlCl3溶液時為獲得AlCl3需在HCl氣流中進行。

⒐ 事先煮沸溶液的原因：

除去溶解在溶液中的（如氧氣）防止某物質被氧化。