以銀為背景的一道工藝流程原創(chuàng)題

摘要：以“富貴銻提金渣濕法提取銀的工藝對(duì)比研究”為載體，命制了一道湖北省高三11月聯(lián)考的工藝流程題，并對(duì)命題和解題思路進(jìn)行了分析.

關(guān)鍵詞：工藝流程；原創(chuàng)題

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2024）28-0129-03

工藝流程題是一類情境素材源于生產(chǎn)生活實(shí)際的題目.這類題目通常以化工生產(chǎn)過(guò)程為背景，通過(guò)描述化工原料的加工、處理和轉(zhuǎn)化，以及各種化學(xué)反應(yīng)的條件和過(guò)程等，來(lái)考查考生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、化學(xué)分析方法、綠色化學(xué)等方面的知識(shí)和技能.此類試題已成為新課標(biāo)高考化學(xué)試卷的高頻題型，其取材新穎，問(wèn)題表征多樣，考查能力多向，不少專家學(xué)者對(duì)此題型給予了高度肯定[1].如王后雄認(rèn)為，此類試題呈現(xiàn)化學(xué)工藝流程真實(shí)情景，是考查化學(xué)核心素養(yǎng)高階水平的亮點(diǎn)題型[2].

1高考對(duì)標(biāo)

近3年高考化學(xué)試卷中考查工藝流程主要涉及的元素如下（見(jiàn)表1）.

從近三年的工藝流程來(lái)看，過(guò)渡元素是高考中的熱門考點(diǎn)，以學(xué)生較為熟悉的Li、Co、Mn、Ti、Cr等為基礎(chǔ)，著重考查學(xué)生獨(dú)立思考和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力.

2命題思路

在2019人教版教材選擇性必修3《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》中提到了銀氨溶液的配制實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)Ag+的配位、Ag+的除雜等都比較熟悉，然而在近幾年的各省份的高考題中較少涉及Ag.隨著金礦資源的不斷開(kāi)采，提金過(guò)程中產(chǎn)生的提金渣也日益增多.這些提金渣中仍含有大量的銀，如何有效提取其中的銀，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題.因此，本次想出一道與銀有關(guān)的工藝流程題.在《富貴銻提金渣濕法提取銀的工藝對(duì)比研究》中提到了富貴銻提金渣的氨水浸出-水合肼還原工藝[3]，故命制了該化工流程題.該題目以較為簡(jiǎn)單的流程，將學(xué)生所學(xué)的化學(xué)知識(shí)與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合，考查學(xué)生理解與辨析能力、分析與推測(cè)能力.根據(jù)高考評(píng)價(jià)體系“立德樹(shù)人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的高考核心功能，本題通過(guò)對(duì)學(xué)科能力多維度多層次的考查，促進(jìn)學(xué)生的批判性、縝密性和系統(tǒng)性思維品質(zhì)的養(yǎng)成[4].考慮到學(xué)生一輪

復(fù)習(xí)才進(jìn)行過(guò)半，綜合分析問(wèn)題的水平不夠，為降低學(xué)生的考試壓力，刪掉了關(guān)于“富貴銻”“提金渣”等學(xué)生不易理解的專有詞匯.《富貴銻提金渣濕法提取銀的工藝對(duì)比研究》文中提到提金渣經(jīng)第一步還原脫氯后，SiO2仍大量存在于脫氯渣中，與高中階段所學(xué)SiO2易與NaOH溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Na2SiO3溶液不符，為避免引起學(xué)生誤解，故在命題時(shí)，第（2）問(wèn)直接給出脫氯渣中有SiO2，并且為降低難度，將脫氯渣中有Ag也直接給出.因本套試卷第16題已涉及Ksp的計(jì)算問(wèn)題，為避免重復(fù)，本題將Ksp改為溶解度.經(jīng)過(guò)與命題組老師、教研員充分研究探討，在保證內(nèi)容科學(xué)性及不影響學(xué)生理解的情況下，精簡(jiǎn)語(yǔ)言結(jié)構(gòu).知識(shí)點(diǎn)涵蓋了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、元素及其化合物的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、沉淀溶解平衡等，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注環(huán)境污染問(wèn)題，學(xué)習(xí)如何解決實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的除雜提純問(wèn)題.

3題目命制

（14分）銻（Sb）冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物主要成分為AgCl、PbCl2、Sb2O5和SiO2等，因含銀量很高，是重要的銀提取原料.從該副產(chǎn)物中提取銀的工藝流程如下（見(jiàn)圖1）

已知：

①水合肼為N2H4·H2O，有很強(qiáng)的還原性；

②PbCl2在堿性條件下易變成PbO；

③常溫下，PbSO4的溶解度為4.82×10-3g，Ag2SO4的溶解度為0.79g.

回答下列問(wèn)題：

（1）N2H4的電子式為.

（2）脫氯渣的主要成分有Sb6O13、SiO2、Ag和.

（3）“還原脫氯”過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味無(wú)毒氣體，則AgCl發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式.

（4）“氧化分銀”中，不直接用硝酸的原因是.

（5）“氧化分銀”中，銀被氧化的離子方程式.

（6）“沉鉛過(guò)濾”中主要析出PbSO4的原因是.

（7）“沉鉛過(guò)濾”中硫酸的用量系數(shù)對(duì)鉛和銀的沉淀率影響如圖2所示.硫酸的用量系數(shù)最佳選擇是，理由是.

4參考答案和解析

4.1參考答案

（1）HHH∶N····∶N····∶H

（2）PbO

（3）4AgCl+N2H4+4NaOH4Ag+N2↑+4NaCl+4H2O

或 4AgCl+N2H4·H2O+4NaOH

4Ag+N2↑+4NaCl+5H2O

（4）硝酸直接氧化會(huì)生成氮氧化物，造成環(huán)境污染

（5）2Ag+2H++H2O22Ag++2H2O

（6）常溫下Ag2SO4的溶解度遠(yuǎn)大于PbSO4，所以，加入稀硫酸時(shí)，PbSO4優(yōu)先析出

（7）1.0；硫酸的用量系數(shù)太低時(shí)，Pb的沉淀率太低，硫酸的用量系數(shù)太高時(shí)，Ag+也會(huì)沉淀

4.2解析

分析這道題是以生產(chǎn)銻的副產(chǎn)物中提取銀，需要弄清楚雜質(zhì)分別是在什么步驟除去的，銀的存在形式變化.

解析（1）每個(gè)N分別與N、H之間形成一對(duì)共用電子對(duì)，注意每個(gè)N還有一對(duì)孤電子對(duì).故答案為HHH∶N····∶N····∶H.

（2）題目給的已知中表示PbCl2在堿性條件下容易變成PbO.故答案為PbO.

（3）由題目已知N2H4有很強(qiáng)的還原性，將AgCl還原成Ag單質(zhì)，提示產(chǎn)生無(wú)味無(wú)毒的氣體，故氧化產(chǎn)物應(yīng)該是N2，由此可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式.故答案為4AgCl+N2H4+4NaOH4Ag+N2↑+4NaCl+4H2O.

（4）雙氧水是一種“綠色”的氧化劑，用雙氧水+硝酸代替硝酸，就是防止硝酸直接氧化的過(guò)程中產(chǎn)生氮氧化物，污染環(huán)境.用雙氧水做氧化劑，硝酸起酸性作用.故答案為硝酸直接氧化會(huì)生成氮氧化物，造成環(huán)境污染.

（5）Ag被氧化，由題目可分析出H2O2做氧化劑，硝酸起酸性作用，由此可寫出反應(yīng)的方程式.故答案為2Ag+2H++H2O22Ag++2H2O

（6）分銀液中主要含有Ag+和Pb2+，由題目已知信息可得Ag2SO4的溶解度遠(yuǎn)大于PbSO4，故加入稀硫酸沉鉛，主要析出PbSO4

5試題評(píng)析

本題考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的類別、水平及具體表現(xiàn)要求見(jiàn)表2.

6結(jié)束語(yǔ)

在后續(xù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師可以從化工流程整體出發(fā)，總結(jié)化工流程的模型，如何從原料到最終的產(chǎn)品，幫助學(xué)生分析產(chǎn)物，抓住核心元素的價(jià)態(tài)變化和形態(tài)變化，并進(jìn)行陌生方程式書寫專項(xiàng)訓(xùn)練.在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中，重視教材和課本探究性實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生正確解答化工流程題積累素材，并培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感.

參考文獻(xiàn)：

［1］

吳俊杰，姜建文.素養(yǎng)測(cè)評(píng)導(dǎo)向的化工流程題命制實(shí)踐與思考[J].化學(xué)教學(xué)，2020（8）：84～92.

[2]王后雄.基于“素養(yǎng)為本”的高中化學(xué)學(xué)業(yè)水平考試命題研究[J].中國(guó)考試，2018（1）：27～38.

[3]單旭峰.基于高考評(píng)價(jià)體系的化學(xué)科考試內(nèi)容改革實(shí)施路徑[J].中國(guó)考試，2019（12）：46～47.

[4]焦奧博.富貴銻提金渣濕法提取銀的工藝對(duì)比研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2022.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］