夏昌偉.基于物質結構與性質分析化學工藝流程試題中除雜問題——以2024年“九省聯(lián)考”化學試題為例[J].理科考試研究,2024,31(17):49-53.
宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、模型認知與證據(jù)意識等
信息（圖表）提取能力、計算能力、邏輯推理能力、表達或表征能力等
元素及其化合物知識以及物質結構、元素周期律、氧化還原反應、化學用語、電解質溶液、化學平衡、電化學、實驗操作等
1.目標元素千變?nèi)f化，為什么總是這幾種雜質元素？
2.為什么總是要預處理之后才能進行分離除雜？固體直接除雜不行嗎？
學科特色思維結構決定性質性質反映結構
固體（力太大-難分離）液體（自由-各個擊破）氣體（太自由-難控制）
破壞微粒間作用力慣用方式極性溶劑（H2O、配合等）煅燒＋輔助（氧化或還原）
1.原料的預處理的方法與作用
（2024·湖南卷）銅陽極泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一種含貴金屬的可再生資源，回收貴金屬的化工流程如下：
（2）“濾液1”中含有Cu2+和H2SeO3，“氧化酸浸”時Cu2Se反應的離子方程式為
（3）“氧化酸浸”和“除金”工序抣需加入一定量的NaCl：在“氧化酸浸”工序中，加入適量NaCl的原因是
使銀元素轉化為AgCl沉淀
問題：會體現(xiàn)氯離子的配位功能嗎？
核心問題（除雜）：如何各個擊破溶液中的離子？
是什么決定了離子在水溶液中的性質？結構決定性質→離子結構包括什么？
核心問題（除雜）：如何各個擊破溶液中的離子？【微觀視角】
這樣理解只能說是一個合適的初學者模型，但是并非真實的過程，這對現(xiàn)階段高考應對存在一定的弊端。個人觀點
（5）導致SiCl4比CCl4易水解的因素有_______(填標號)。a．Si-Cl鍵極性更大????????b．Si的原子半徑更大c．Si-Cl鍵鍵能更大????????d．Si有更多的價層軌道
為什么不選C？把C改為“Si-Cl鍵鍵能小”能選嗎？
端位原子相同，而中心原子分屬2、3周期時不適用“鍵長越長、鍵能越小”
1.所帶電荷有關（電荷越高與水分子作用能力越強）2.原子是否有空軌道填充氧的孤電子對（一般周期數(shù)越大，半徑越大，空軌道越多）
異曲同工：碳的非金屬性強于硅，而硅酸的穩(wěn)定性強于碳酸結構決定性質有一個關鍵的前提條件：結構相似！
Li＋、Na＋、K＋、Ag＋
Fe2+、Mg2+、Zn2+、Ca2+、Ni2+
Al（III）、Fe（III）、Cr(III）、V(V)、Cr(VI)、Ti(IV)、Fe（VI）
1.關于Ag+的說明 （AgF＞AgCl＞AgBr＞AgI）半徑：F離子＜Cl離子＜Br離子＜I離子半徑越大越容易被極化，共價鍵屬性越強，極性溶劑（H2O）中溶解度越小2.
根據(jù)題中給出的信息，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是
答案：向濾液中滴加NaOH溶液，邊加邊攪拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，靜置后過濾、洗滌、干燥。
（2024·全國甲卷）鈷在新能源、新材料領域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價氧化物及鋅和銅的單質。從該廢渣中提取鈷的一種流程如下。
不能實現(xiàn)Zn2+和C2+的完全分離
換個視角看氧化的功能：提升Mn的水解能力，生成金屬氧化物沉淀
如何理解適量？從產(chǎn)品獲取的角度，適量應適當過量
核心問題（除雜）：如何各個擊破溶液中的離子？【宏觀視角】
1.控制溶液的酸堿性(pH)（1）增強物質的氧化性（主要）、還原性,調節(jié)離子的水解程度。（2）通過控制溶液的pH可以除去某些金屬離子。①若要除去溶液中含有的Fe3+、Al3+,可調節(jié)溶液的pH使之轉變?yōu)镕e(OH)3、Al(OH)3沉淀。[若有Fe2+,通常需先用氧化劑(H2O2等)把Fe2+氧化為Fe3+]②調節(jié)pH所利用的物質一般應滿足能與H+反應,使溶液pH增大和不引入新雜質兩點需求。例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物質來調節(jié)溶液的pH。
2.控制反應的溫度（1）調節(jié)化學反應速率。（2）調節(jié)平衡移動方向。（3）控制固體的溶解與結晶,如趁熱過濾能防止某物質降溫時析出。（4）促進溶液中氣體的逸出或實現(xiàn)蒸餾。（5）防止或實現(xiàn)某物質水解或分解。（6）防止副反應的發(fā)生。
3.調節(jié)反應物的濃度（1）通過控制反應物的濃度,控制反應的類型,有利于目標反應的進行。（2）根據(jù)需要選擇適宜濃度,控制一定的反應速率,使平衡向利于目標產(chǎn)物生成的方向進行。（3）反應物過量,能保證反應的完全發(fā)生或提高其他物質的轉化率,但對后續(xù)操作帶來除雜問題。
影響物質性質的“三度”：酸堿度、溫度、濃度
4．控制pH的目的：（1）pH調?。阂种颇畴x子水解；防止某離子沉淀（2）pH調大：確保某離子完全沉淀；防止某物質溶解等。（3）控制反應的發(fā)生，增強物質的氧化性或還原性，或改變水解程度。
5．控制某反應的pH值使某些金屬離子以氫氧化物的形式沉淀的原理，例如：（1）Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2O Fe(OH)3＋3H+，加入CuO后，溶液中H+濃度降低，平衡正向移動，F(xiàn)e(OH)3越聚越多，最終形成沉淀。（2）如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調溶液的pH。調節(jié)pH所需的物質一般應滿足兩點：能與H＋反應，使溶液pH增大；不引入新雜質。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節(jié)溶液的pH。（3）PH控制的范圍：大于除去離子的完全沉淀值，小于主要離子的開始沉淀的PH。
6．“酸作用”還可除去氧化物(膜)。7．“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等。8．特定的氧化還原反應需要的酸性條件(或堿性條件)。
選擇理由：融入晶體結構的考查更符合真實情境問題（個人觀點）
Fe2O3Al2O3SiO2MgO
堿加到何程度?如何控制？
2Fe3++Fe=3Fe2+
Fe2+沉淀NH3·H2O
（4）“水熱合成”中，NH4H2PO4作為磷源，“濾液2”的作用是水熱合成NaFePO4的離子方程式為
提供Na+和反應所需要的堿性環(huán)境
（5）“煅燒”得到的物質也能合成鈉基正極材料NaFeO2，其工藝如下：
①該工藝經(jīng)碳熱還原得到Fe3O4，“焙燒”生成NaFeO2的化學方程式為 。
我們還有沒有必要說Fe3O4為堿性氧化物？（性質一定要置身于環(huán)境之中）
②NaFeO2的晶胞結構示意圖如甲所示。每個晶胞中含有NaFeO2的單元數(shù)有 個。
（2022·山東卷）工業(yè)上以氟磷灰石[含Ca5F(PO4)3、SiO2等雜質]為原料生產(chǎn)磷酸和石膏，工藝流程如下：
硫酸作用促進氟磷灰石的溶解（耦合）CaSO4、HF
X的成分？洗滌的基本要求是什么？
回答下列問題：（1）酸解時有HF產(chǎn)生。氫氟酸與SiO2反應生成二元強酸H2SiF6，離子方程式為
1.F的強吸電子作用，增強Si-H鍵的極性；2.陰離子正八面體的穩(wěn)定性
CaSO4?0.5H2O
減少CaSO4的溶解損失，提高產(chǎn)品石膏的產(chǎn)率
（2024·安徽卷）精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含Cu、Ag、Au等多種元素。研究人員設計了一種從銅陽極泥中分離提收金和銀的流程，如下圖所示。
為什么選擇不同的酸？是否可以顛倒？
回答下列問題：（1）Cu位于元素周期表第 周期第 族。（2）“浸出液1”中含有的金屬離子主要是 。
（3）“浸取2”步驟中，單質金轉化為HAuCl4的化學方程式為
（4）“浸取3”步驟中，“浸渣2”中的 (填化學式)轉化為[Ag(S2O3)2]3-
（5）“電沉積”步驟中陰極的電極反應式為 ?！半姵练e”步驟完成后，陰極區(qū)溶液中可循環(huán)利用的物質為 (填化學式)。
（6）“還原”步驟中，被氧化的N2H4與產(chǎn)物Au的物質的量之比為 。
還原步驟中， HAuCl4被還原為Au，Au化合價由+3價變?yōu)?價，一個HAuCl4轉移3個電子，N2H4被氧化為N2，N的化合價由-2價變?yōu)?價，一個N2H4轉移4個電子，根據(jù)得失電子守恒，被氧化的N2H4與產(chǎn)物Au的物質的量之比為3：4；
(a)結構中電子云分布較均衡，結構較為穩(wěn)定，(b)結構中正負電荷中心不重合，極性較大，較不穩(wěn)定，且存在過氧根，過氧根的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)結構。
1.審題模型（三板斧或四線法）
2024年全國新課標卷
2.除雜模型：相變模型
黃智躍, 黃宜美, 張賢金. 化工流程題中金屬陽離子的轉化與分離[J]. 化學教學, 2022, (11): 87-91.
2.除雜模型：沉淀問題的思維模型
極性溶劑（H2O）中溶解性發(fā)生改變

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