无机化学工艺流程中物质的转换试题剖析

江苏 王建华

化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键，准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学命题的常考和热点题型，所占的分值比重大，区分度也很好。下面就无机化学工艺流程中物质的转换试题略加剖析。

一、无机化学工艺流程特点及解题思维

无机化学工艺流程大致流程如下：

此类题目多以金属矿物加工为载体，综合考查物质间的转换、化学反应原理、实验操作等，难度较大，综合性强。解此类题型的一般思维过程：

1.粗读题，得目的，标记有用信息

将题目从头到尾粗读一遍，初步了解大意。由于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)，以及提供一些教材上未出现过但题中必须用到的信息。因此要求先养成良好的做题习惯，阅读题干时要随手画出目的及相关信息。

2.看箭头，析过程

箭头打进的是反应物，打出的是生成物，有进又有出的是可循环利用的物质。

3.细分析，看控制，找分离

分析流程图中的原料与产品，找出两者的关系，结合问题思考：原料转化为产品的过程中都发生了什么反应，每一步得出什么产物，都标在相应的步骤中。物质制备工业都涉及物质的分离提纯，注意制备过程中所需的原料、条件的控制(如溶液pH与沉淀、溶度积常数与沉淀等)以及物质分离方法的选择(如过滤、萃取分液、蒸馏等)。若出现工业评价问题，从成本、环保、现实等角度考虑分析即可。

二、以教材为蓝本，熟悉设计

以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的工艺流程：

流程一(酸溶1)：

分析过程：铝土矿(Al2O3、SiO2、Fe2O3)，经盐酸反应后所得物(Al3+、Fe3+、SiO2)，滤渣1是SiO2，经过量氢氧化钠溶液反应后所得物[AlO2-、OH-、Fe(OH)3]，滤渣2是 Fe(OH)3，滤液经通入CO2反应后所得物[Al(OH)3、NaHCO3]，滤液3是NaHCO3，滤渣是Al(OH)3，经灼烧后得到Al2O3，经电解后得Al。

流程二(酸溶2)：

部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。

金属离子Fe3+Al3+开始沉淀时pH1.93.3沉淀完全时pH3.25.2

分析过程：铝土矿(Al2O3、SiO2、Fe2O3)，经盐酸反应后所得物(Al3+、Fe3+、SiO2)，滤渣1是SiO2，结合表格信息，经调节pH后所得物[Al3+、Fe(OH)3]，滤渣2是Fe(OH)3，滤液3是Al3+，经加入氨水后所得物[Al(OH)3、NH4Cl]，滤液是NH4Cl，滤渣是Al(OH)3，经灼烧后得Al2O3，经电解后得Al。

流程三(碱溶)：

三、典型例题

(2016全国Ⅲ)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分见下表。

物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2<1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

(5)“流出液”中阳离子最多的是________。

(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式：_______________________________________。

(2)0.5 (3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)碱 (5)K+