【工作随感】模拟题到真题:跳出“套路”看工艺流程题

大连终于有夏天的热了。16:30，周六放学了。这样的生活 8 days left...

2026.5.30

水因地而制流，兵因敌而制胜（写下面时想到的...）

【模拟题】

我认为精彩的地方：

1、H₂O₂一剂多用——洗涤有机相时，利用络合反应把可能在有机相中的TiO²⁺彻底拽到水相里去，从而实现Sc与Ti的分离，同时将Fe²⁺氧化为Fe³⁺便于后续转化。

2、两条工艺线交织，一般的流程题往往只有一个目标产物，而本题两条线齐头并进，有机相走沉淀、调pH、热还原，最后得到稀土金属Sc，水相脱配体热水解最终得到TiO₂。

3、反萃取后与萃取剂结合的Sc³⁺和Fe³⁺都转化为Sc(OH)₃、Fe(OH)₃，再加10%盐酸调pH时，根据两者Ksp大小，先溶解的是Sc(OH)₃以此实现Sc和Fe的分离。

我学生主要解决的两道工序问题：“转化”，Na₂SO₃加入与TiO(H₂O₂)²⁺发生氧化，使得H₂O₂从TiO²⁺中解离，因此在书写加入热水沉钛的化学方程式时，应是TiOSO₄的水解而不是TiOSO_{3的水解。“溶解富集”因要实现}Sc和Fe的分离，所以必须让Fe(OH)₃不溶解，也就说保证Fe³⁺×(OH^-)³＞KspFe(OH)₃，同时让Sc³⁺×(OH^-)³＜KspSc(OH)₃，结合溶度积，2^-3×(OH^-)³＜10^-30，由此lg2+3pOH＞10，由此pOH＞9.7，因此pH＜4.3。

    学生通过平日的练习习惯了看到调节pH是为了沉淀、加酸是为了浸出金属，但实际工业生产不讲套路，而要看成本、效率同时也有多平衡的博弈。

【真题】

一、Fe³⁺与Fe²⁺的转化

学生一般做题见Fe²⁺就加H₂O₂变Fe³⁺，然后调pH沉淀除铁。然而真实的工业生产必须视情况而定，必须保障目标产物纯度与收率，2025山东卷的H₂C₂O₄选择性沉淀，加入氧化剂将Fe^{2+氧化为Fe3+，随后加入草酸时，Fe3+}无法与H₂C₂O₄形成沉淀留在滤液中，而目标元素则转化为草酸盐沉淀析出，从而实现了铁与主元素的分离。2022辽宁卷Fe³⁺在pH=1.6开始沉淀，而目标产物Bi³⁺水解沉淀的pH要求为2.6。若不转化，Fe会比Bi先进入沉淀区。加入金属Bi将Fe³⁺转化为Fe²⁺后Fe²⁺在pH=6.5才开始沉淀精准避让从而保证BiOCl析出。

二、调pH为酸的析出

    调节酸碱度是为驱动平衡移动。2019年全国I卷中pH调节至3.5，其本质不是为了沉淀，而是为了让硼酸根结合氢离子转化为弱酸H3BO3，利用其在特定条件下的溶解度特性促进其结晶析出。2022年广东卷通过调节 pH在4.7 ＜pH <6.2之间，精准控制稀土离子与月桂酸钠的结合，同时避免了后续的副反应。复习时，必须让学生体会到酸碱控制背后的电离、水解和沉淀溶解平衡的协同调控。

三、原料量的控制

在实验中，为让反应进行彻底，总习惯写加入足量试剂。但在真实化工生产中，任何一种试剂的盲目足量，都会带来不可估量的连环副反应，2024辽宁题中的浸铜如果加入足量的H₂O₂，过量的H₂O₂会残留在溶液中进入下一步脱氯工序影响脱氯，2023辽宁题在镍钴矿氧化中，通入SO₂与空气反应生成具有强氧化性的过一硫酸。当SO₂体积分数＞9.0%时，由于SO₂有还原性，过量的SO₂会反过来消耗体系中好不容易产生的强氧化性中间体（如过一硫酸或空气中的氧气），导致Mn²⁺的氧化速率不升反降。

2026.5.30