以银为背景的一道工艺流程原创题

摘要：以“富贵锑提金渣湿法提取银的工艺对比研究”为载体，命制了一道湖北省高三11月联考的工艺流程题，并对命题和解题思路进行了分析.

关键词：工艺流程；原创题

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）28-0129-03

工艺流程题是一类情境素材源于生产生活实际的题目.这类题目通常以化工生产过程为背景，通过描述化工原料的加工、处理和转化，以及各种化学反应的条件和过程等，来考查考生对化学反应原理、化学实验操作、化学分析方法、绿色化学等方面的知识和技能.此类试题已成为新课标高考化学试卷的高频题型，其取材新颖，问题表征多样，考查能力多向，不少专家学者对此题型给予了高度肯定[1].如王后雄认为，此类试题呈现化学工艺流程真实情景，是考查化学核心素养高阶水平的亮点题型[2].

1高考对标

近3年高考化学试卷中考查工艺流程主要涉及的元素如下（见表1）.

从近三年的工艺流程来看，过渡元素是高考中的热门考点，以学生较为熟悉的Li、Co、Mn、Ti、Cr等为基础，着重考查学生独立思考和运用所学知识分析问题、解决问题的能力.

2命题思路

在2019人教版教材选择性必修3《有机化学基础》中提到了银氨溶液的配制实验，学生对Ag+的配位、Ag+的除杂等都比较熟悉，然而在近几年的各省份的高考题中较少涉及Ag.随着金矿资源的不断开采，提金过程中产生的提金渣也日益增多.这些提金渣中仍含有大量的银，如何有效提取其中的银，成为当前研究的热点问题.因此，本次想出一道与银有关的工艺流程题.在《富贵锑提金渣湿法提取银的工艺对比研究》中提到了富贵锑提金渣的氨水浸出-水合肼还原工艺[3]，故命制了该化工流程题.该题目以较为简单的流程，将学生所学的化学知识与实际工业生产有机结合，考查学生理解与辨析能力、分析与推测能力.根据高考评价体系“立德树人、服务选才、引导教学”的高考核心功能，本题通过对学科能力多维度多层次的考查，促进学生的批判性、缜密性和系统性思维品质的养成[4].考虑到学生一轮

复习才进行过半，综合分析问题的水平不够，为降低学生的考试压力，删掉了关于“富贵锑”“提金渣”等学生不易理解的专有词汇.《富贵锑提金渣湿法提取银的工艺对比研究》文中提到提金渣经第一步还原脱氯后，SiO2仍大量存在于脱氯渣中，与高中阶段所学SiO2易与NaOH溶液反应转化为Na2SiO3溶液不符，为避免引起学生误解，故在命题时，第（2）问直接给出脱氯渣中有SiO2，并且为降低难度，将脱氯渣中有Ag也直接给出.因本套试卷第16题已涉及Ksp的计算问题，为避免重复，本题将Ksp改为溶解度.经过与命题组老师、教研员充分研究探讨，在保证内容科学性及不影响学生理解的情况下，精简语言结构.知识点涵盖了物质结构与性质、元素及其化合物的性质、氧化还原反应、沉淀溶解平衡等，引导学生关注环境污染问题，学习如何解决实际工业生产中的除杂提纯问题.

3题目命制

（14分）锑（Sb）冶炼过程中产生的副产物主要成分为AgCl、PbCl2、Sb2O5和SiO2等，因含银量很高，是重要的银提取原料.从该副产物中提取银的工艺流程如下（见图1）

已知：

①水合肼为N2H4·H2O，有很强的还原性；

②PbCl2在碱性条件下易变成PbO；

③常温下，PbSO4的溶解度为4.82×10-3g，Ag2SO4的溶解度为0.79g.

回答下列问题：

（1）N2H4的电子式为.

（2）脱氯渣的主要成分有Sb6O13、SiO2、Ag和.

（3）“还原脱氯”过程中会产生无色无味无毒气体，则AgCl发生反应的化学方程式.

（4）“氧化分银”中，不直接用硝酸的原因是.

（5）“氧化分银”中，银被氧化的离子方程式.

（6）“沉铅过滤”中主要析出PbSO4的原因是.

（7）“沉铅过滤”中硫酸的用量系数对铅和银的沉淀率影响如图2所示.硫酸的用量系数最佳选择是，理由是.

4参考答案和解析

4.1参考答案

（1）HHH∶N····∶N····∶H

（2）PbO

（3）4AgCl+N2H4+4NaOH4Ag+N2↑+4NaCl+4H2O

或 4AgCl+N2H4·H2O+4NaOH

4Ag+N2↑+4NaCl+5H2O

（4）硝酸直接氧化会生成氮氧化物，造成环境污染

（5）2Ag+2H++H2O22Ag++2H2O

（6）常温下Ag2SO4的溶解度远大于PbSO4，所以，加入稀硫酸时，PbSO4优先析出

（7）1.0；硫酸的用量系数太低时，Pb的沉淀率太低，硫酸的用量系数太高时，Ag+也会沉淀

4.2解析

分析这道题是以生产锑的副产物中提取银，需要弄清楚杂质分别是在什么步骤除去的，银的存在形式变化.

解析（1）每个N分别与N、H之间形成一对共用电子对，注意每个N还有一对孤电子对.故答案为HHH∶N····∶N····∶H.

（2）题目给的已知中表示PbCl2在碱性条件下容易变成PbO.故答案为PbO.

（3）由题目已知N2H4有很强的还原性，将AgCl还原成Ag单质，提示产生无味无毒的气体，故氧化产物应该是N2，由此可写出反应的化学方程式.故答案为4AgCl+N2H4+4NaOH4Ag+N2↑+4NaCl+4H2O.

（4）双氧水是一种“绿色”的氧化剂，用双氧水+硝酸代替硝酸，就是防止硝酸直接氧化的过程中产生氮氧化物，污染环境.用双氧水做氧化剂，硝酸起酸性作用.故答案为硝酸直接氧化会生成氮氧化物，造成环境污染.

（5）Ag被氧化，由题目可分析出H2O2做氧化剂，硝酸起酸性作用，由此可写出反应的方程式.故答案为2Ag+2H++H2O22Ag++2H2O

（6）分银液中主要含有Ag+和Pb2+，由题目已知信息可得Ag2SO4的溶解度远大于PbSO4，故加入稀硫酸沉铅，主要析出PbSO4

5试题评析

本题考查的化学学科核心素养的类别、水平及具体表现要求见表2.

6结束语

在后续的学习过程中，教师可以从化工流程整体出发，总结化工流程的模型，如何从原料到最终的产品，帮助学生分析产物，抓住核心元素的价态变化和形态变化，并进行陌生方程式书写专项训练.在平时教学过程中，重视教材和课本探究性实验，为学生正确解答化工流程题积累素材，并培养学生的科学态度与社会责任感.

参考文献：

［1］

吴俊杰，姜建文.素养测评导向的化工流程题命制实践与思考[J].化学教学，2020（8）：84～92.

[2]王后雄.基于“素养为本”的高中化学学业水平考试命题研究[J].中国考试，2018（1）：27～38.

[3]单旭峰.基于高考评价体系的化学科考试内容改革实施路径[J].中国考试，2019（12）：46～47.

[4]焦奥博.富贵锑提金渣湿法提取银的工艺对比研究[D].长沙：中南大学，2022.

［责任编辑：季春阳］