在碳中和背景下，高考化学化工流程题的考查形式与绿色化学、能源优化、资源循环等主题紧密结合，以下是常见的考查形式及分析：

一、CO₂资源化利用流程

碳中和的核心是减少碳排放并实现碳循环，化工流程常围绕CO₂的捕获、转化与利用设计题目，例如：

1. 制备甲醇、烯烃等燃料

通过催化加氢、电催化等工艺将CO₂转化为高附加值化学品。例如，CO₂与H₂在催化剂作用下生成甲醇（反应原理涉及热力学计算与平衡分析）。

2. 合成环状碳酸酯（PC塑料）

利用CO₂与环氧丙烷（PO）反应生成可降解塑料，考查反应条件控制（温度、压力、催化剂）及绿色化学的原子经济性。

3. CO₂的电解转化

电催化CO₂还原制备甲酸、乙烯等产物，需分析电极反应式及能量转化效率。

二、绿色化工工艺设计

碳中和强调节能减排，流程题常体现绿色化学原则，例如：

1. 溶剂回收与循环利用

如制药流程中通过蒸馏、渗透汽化等技术回收有机溶剂，减少废弃物排放。

2. 清洁能源替代

以太阳能、氢能等替代化石燃料，如电解水制氢用于还原金属氧化物（如闪锌矿焙烧后的还原步骤）。

3. 副产物循环利用

流程中标注“循环物质”（如滤液返回浸出步骤），考查循环利用的意义（降低成本、减少污染）。

三、工业废气处理与碳减排

流程中常涉及尾气处理环节，体现碳减排技术：

1. CO₂封存与转化

例如回转炉尾气中的CO通过水蒸气变换生成CO₂和H₂（清洁能源），考查反应方程式的书写及环保意义。

2. SO₂、NOx的脱除

如用NaOH溶液吸收SO₂生成NaHSO₃，需结合离子方程式与pH调控分析。

四、能源与反应条件优化

碳中和要求节能降耗，流程题常考查反应条件控制：

1. 温度与催化剂选择

例如CO₂加氢制甲醇需控制温度（如210℃）以提高产率，同时使用分子筛膜分离产物以促进平衡移动。

2. 压强与节能设计

高压条件促进气体反应（如合成氨），但需分析设备成本与能耗的权衡。

五、物质分离提纯的低碳方法

流程中分离步骤常体现低能耗、高效率原则：

1. 结晶与过滤

如硫酸亚铁铵的“趁热过滤”避免杂质析出，减少能耗。

碳中和背景下化工流程题在高考中的常见考查形式有哪些

2. 萃取与蒸馏

溶剂的绿色替代（如水代替有机溶剂）及节能蒸馏技术（如减压蒸馏）。

六、碳足迹与产率计算

流程题常结合定量计算考查碳中和目标：

1. 产率与原子利用率

计算实际产率与理论值的比值，分析工艺的绿色程度。

2. 能量与碳足迹分析

如比较不同工艺的CO₂排放量，选择最优路径。

典型例题分析

1. CO₂催化加氢制甲醇

  • 考查反应条件（温度、压强）对平衡的影响。
  • 分离技术（分子筛膜）对产率的提升作用。

    • 2. 闪锌矿制备金属锌

  • 焙烧尾气处理（SO₂吸收）与循环利用（滤液回用）。
  • 绿色除杂（ZnO调节pH）以减少酸性废水排放。

    • 备考策略

    1. 掌握核心反应：熟记CO₂转化、氧化还原反应、离子交换等方程式。

    2. 分析流程图逻辑：关注箭头方向（物质转化）、循环物质（资源利用）、操作目的（节能/环保）。

    3. 强化绿色化学思维：从原子经济性、能源效率、废弃物处理等角度评价工艺优劣。

    通过以上形式，高考化工流程题不仅考查化学知识，还引导学生关注碳中和背景下的工业创新与可持续发展。