以銀為背景的一道工藝流程原創題

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

關鍵詞：工藝流程；原創題

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）28-0129-03

工藝流程題是一類情境素材源于生產生活實際的題目.這類題目通常以化工生產過程為背景，通過描述化工原料的加工、處理和轉化，以及各種化學反應的條件和過程等，來考查考生對化學反應原理、化學實驗操作、化學分析方法、綠色化學等方面的知識和技能.此類試題已成為新課標高考化學試卷的高頻題型，其取材新穎，問題表征多樣，考查能力多向，不少專家學者對此題型給予了高度肯定[1].如王后雄認為，此類試題呈現化學工藝流程真實情景，是考查化學核心素養高階水平的亮點題型[2].

1高考對標

近3年高考化學試卷中考查工藝流程主要涉及的元素如下（見表1）.

從近三年的工藝流程來看，過渡元素是高考中的熱門考點，以學生較為熟悉的Li、Co、Mn、Ti、Cr等為基礎，著重考查學生獨立思考和運用所學知識分析問題、解決問題的能力.

2命題思路

在2019人教版教材選擇性必修3《有機化學基礎》中提到了銀氨溶液的配制實驗，學生對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采，提金過程中產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，成為當前研究的熱點問題.因此，本次想出一道與銀有關的工藝流程題.在《富貴銻提金渣濕法提取銀的工藝對比研究》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.該題目以較為簡單的流程，將學生所學的化學知識與實際工業生產有機結合，考查學生理解與辨析能力、分析與推測能力.根據高考評價體系“立德樹人、服務選才、引導教學”的高考核心功能，本題通過對學科能力多維度多層次的考查，促進學生的批判性、縝密性和系統性思維品質的養成[4].考慮到學生一輪

復習才進行過半，綜合分析問題的水平不夠，為降低學生的考試壓力，刪掉了關于“富貴銻”“提金渣”等學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比研究》文中提到提金渣經第一步還原脫氯后，SiO2仍大量存在于脫氯渣中，與高中階段所學SiO2易與NaOH溶液反應轉化為Na2SiO3溶液不符，為避免引起學生誤解，故在命題時，第（2）問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的計算問題，為避免重復，本題將Ksp改為溶解度.經過與命題組老師、教研員充分研究探討，在保證內容科學性及不影響學生理解的情況下，精簡語言結構.知識點涵蓋了物質結構與性質、元素及其化合物的性質、氧化還原反應、沉淀溶解平衡等，引導學生關注環境污染問題，學習如何解決實際工業生產中的除雜提純問題.

3題目命制

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

已知：

①水合肼為N2H4·H2O，有很強的還原性；

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”過程中會產生無色無味無毒氣體，則AgCl發生反應的化學方程式.

（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）“沉鉛過濾”中主要析出PbSO4的原因是.

（7）“沉鉛過濾”中硫酸的用量系數對鉛和銀的沉淀率影響如圖2所示.硫酸的用量系數最佳選擇是，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）硝酸直接氧化會生成氮氧化物，造成環境污染

（5）2Ag+2H++H2O22Ag++2H2O

（6）常溫下Ag2SO4的溶解度遠大于PbSO4，所以，加入稀硫酸時，PbSO4優先析出

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

4.2解析

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

解析（1）每個N分別與N、H之間形成一對共用電子對，注意每個N還有一對孤電子對.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有很強的還原性，將AgCl還原成Ag單質，提示產生無味無毒的氣體，故氧化產物應該是N2，由此可寫出反應的化學方程式.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程中產生氮氧化物，污染環境.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生成氮氧化物，造成環境污染.

（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的溶解度遠大于PbSO4，故加入稀硫酸沉鉛，主要析出PbSO4

5試題評析

本題考查的化學學科核心素養的類別、水平及具體表現要求見表2.

6結束語

在后續的學習過程中，教師可以從化工流程整體出發，總結化工流程的模型，如何從原料到最終的產品，幫助學生分析產物，抓住核心元素的價態變化和形態變化，并進行陌生方程式書寫專項訓練.在平時教學過程中，重視教材和課本探究性實驗，為學生正確解答化工流程題積累素材，并培養學生的科學態度與社會責任感.

參考文獻：

［1］

吳俊杰，姜建文.素養測評導向的化工流程題命制實踐與思考[J].化學教學，2020（8）：84～92.

[2]王后雄.基于“素養為本”的高中化學學業水平考試命題研究[J].中國考試，2018（1）：27～38.

[3]單旭峰.基于高考評價體系的化學科考試內容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）：46～47.

[4]焦奧博.富貴銻提金渣濕法提取銀的工藝對比研究[D].長沙：中南大學，2022.

［責任編輯：季春陽］