【工业过程问题举例解读】例题论证分析
关键词:工业流程图；实例分析；口译
中国图书馆分类号:G427文献识别码:A
文章编号:1992-7711(2012)16-073-2。
解决工业过程问题的出发点和其他问题是一样的。首先要搞清楚问题，问题难度极大，难点在于阅读能力。我能看懂题目，理解题目，答案也差不多出来了！仔细阅读题干，考察题意，明确范围，注意题干给出的限制，为解题埋下伏笔。审题包括看图前、看图中、看图后的信息，不要忘记解题要求，因为理解解题要求:一是可以防止不着边际的答案，二是可以从解题要求中得到重要的启示，不可忽视。所以一审题目的内容和范围，二审题目的方向，三审题目的附加要求都要达到。具体到工业流程图题目是“会认流程图”，明确工艺流程的目的，搞清楚它要什么，怎么做；注意箭头方向:箭头进入进料(反应物)，箭头出产物(包括主产物和副产物)，返回的箭头一般是“回收”的物质；掌握工艺问题的规律，即主线主产品，支线副产品，回归流通。
解决流程问题的关键是“提炼有用信息”。有些信息在流程图中，有些信息要结合题目中的问题才能理解。你要大胆跳过你不了解的信息或问题，这些信息可能是与解决问题无关的干扰信息。但老师平时不宜对这类问题进行点评，这是投机取巧，也不利于提高学生解决这类过程问题的能力。
解决过程问题要解决的问题是搞清楚专家是怎么想的，实际上往往是命题人的想法。华等人在《普通化学原理》15.6无机物的制备一节中写道:“化学制备对任何一个化学家、任何一个时代都是一个挑战，任何一个重大的成功制备方案都是人类经过艰苦探索而获得的智慧结晶。我们在着手设计一个制备实验时，不仅要考虑反应能否发生(热力学判据)，还要考虑反应速率和反应条件是否容易实现(动力学判据)。此外，还要考虑制备成本、原料价格、环保等因素，甚至还要考虑原料的储运、制备过程的安全性等实际问题。”
然后按照专家的思路，结合题目考虑以下几个问题:(1)求解原料转化为产品的生产原理。(2)控制反应条件，如温度、pH值等。(3)去除所有杂质，纯化产品。(4)提高产量和生产率。(5)减少污染，考虑“绿色化学”生产。(6)原料来源既要考虑丰富程度，又要考虑成本，经济适用。(7)工艺简单可行。
下面以江苏近几年的高考题为例，谈谈如何解读工业流程图题。
例1(2009年江苏卷第16题，江苏考试说明第12题，第116题，第17题与第10题方法相同。)原问题是:
以钛白粉厂副产品氯化钾和硫酸亚铁为原料，生产硫酸钾、过硫酸钾和氧化铁红颜料，原料综合利用率高。主要流程如下:
硫酸亚铁
溶液反应ⅰⅰNH 4h co 3溶液CO2(g)过滤反应ⅱ稀H2SO4CO2(g)反应ⅲKCl过滤K2SO4(s)NH4Cl溶液反应ⅳ (NH4) 2SO8溶液N2(g)feco 2(s)fe2o 3(s)在空气中煅烧。
(1)在反应I之前，需要在FeSO4溶液中加入(用字母填充)以除去溶液中的Fe3+。
A.锌粉b铁屑c碘化钾溶液d H2
(2)反应I的反应温度应控制在35℃以下，其目的是。
(3)工业生产中，反应ⅲ过程中常加入一定量的醇类溶剂，目的是。
(4)反应ⅳ常用于电解生产(NH4)2S2O8(过硫酸铵)。电解中使用惰性电极，阳极上的电极反应可表示为。
阅读此题的可疑出处是:刘小红等2000年9月，由硫酸亚铁制备硫酸钾和氧化铁红。化学反应与工艺，16 (5) 295 ~ 300。
从流程图可以看出，反应I的化学反应物是FeSO4和NH4HCO3，明显的产物是FeCO3和CO2，看不见的产物应该是(NH4)2SO4，为什么不是NH4HSO4？第一，现实工业生产中为了提高原料(此处为FeSO4)的利用率，要求NH 4 CO 3过量，NH 4 SO 4能继续与NH 4 CO 3反应。第二，如果生成了NH4HSO4，方程式不能配平，那么根据流程图，反应I的化学方程式可以写成feso 4+2 NH 4h co 3 = feco 3↓+(NH4)2so 4+H2O+CO2↑。
该反应的滤液应该是(NH4)2SO4和过量的NH4HCO3，因此反应II的化学方程式为
2 NH 4h co 3+h2so 4 =(NH4)2so 4+2H2O+2co 2↑
因此，从反应II获得的溶液应该是(NH4)2SO4和从反应I和II产生的过量H2SO4。根据流程图将该混合溶液分成两份。一部分用于反应III，另一部分用于反应IV。根据流程图，反应ⅲ中建议进行以下反应:2KCl+(NH4)2SO4=K2SO4↓+2NH4Cl。
根据中学知识，这种双分解反应不可能发生。但这是实际的工业生产。既然用在工业上，说明这个反应真的发生过。从流程图可以看出，形成了K2SO4沉淀和NH4Cl溶液。里面有一个思想:“实践是检验真理的唯一标准”，“实验是化学的最高法庭”。化学本身的学科背景是，做实际科学研究时，首先要有实验事实，然后总结经验规律(只是总结，不是绝对真理)形成理论，再用规律指导新的实验。当实验事实与原始理论发生矛盾时，事实必须摆在第一位。也就是实证主义——认为化学结论来源于化学实验(化学生产)的观点。有学者称之为“实验验证的思想”。有了这个想法，我们不妨先按下这个反应。进一步阅读，从下面的问题(3)不难得到答案。原因是加入了一定量的醇类溶剂，降低了K2SO4的溶解度，使反应向正方向进行。其实，如果考生能够转移知识，就不难想到教材3中的实验2-2 (2007人教版P42):在硫酸铜溶液中加入氨水至沉淀消失，再加入极性较小的乙醇溶剂，蓝色晶体会析出(实际是硫酸铜四胺一水合物，不能用加热浓缩法的原因是加热时有氨气逸出，会析出固体碱式碳酸铜)。和这个实验很像，这个问题可以顺利解决。同学们可能还会问，酒精会降低哪些物质的溶解度？该反应中KCl、(NH4)2SO4和NH4Cl的溶解度会降低吗？虽然这个问题值得研究，但是不清楚也不影响这个问题的回答。如有需要可参考:张兴发等.氯化钾和硫酸铵复分解制备硫酸钾的相图分析[J].合肥工业大学学报(自然科学版)，第27卷，第10期，184 ~ 1186。