（高考真题：2024全国甲卷第26题）
26. （14分）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5mol∙L−1，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。
已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。
②以氢氧化物形式沉淀时，lg[c(M)/mol∙L−1]和溶液pH的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是_______________。
（2）“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是________________。
（3）假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10mol∙L−1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此时溶液中c(Co2+)=_____mol∙L−1，据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离_____(填“能”或“不能”)。
（4）“沉锰”步骤中，生成1.0molMnO2，产生H+的物质的量为________。
（5）“沉淀”步骤中，用NaOH调pH=4，分离出的滤渣是__________。
（6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化Co2+，其反应的离子方程式为__________。
（7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是________________________________________________________。
参考答案：（非官方公布，若有不同，可以交流讨论）
（1）增大反应物的接触面积，加快酸浸速率，提高钴元素的浸出效率
（2）CoO+H2SO4=CoSO4+H2O
（3） 1.6×10－4 不能
（4） 4.0mol
（5）Fe(OH)3
（6）2Co2++ClO−+5H2O=2Co(OH)3 ↓+Cl−+4H+
（NaClO过量时，2Co2++5ClO−+5H2O=2Co(OH)3 ↓+Cl−+4HClO）
（7）边向滤液中滴加NaOH溶液边搅拌，控制pH在8~12之间，充分反应后过滤、洗涤、干燥
昨天收到网传的2024年全国甲卷化学试题，浏览到26题时，心里一颤，这流程图怎么这么熟悉呀。仔细一看，素材是“过硫酸钠氧化法从炼锌废渣中提取钴”，这不就是去年下半年参与区高三期末命题时我选的素材吗？难道我押到高考题了？当时根据素材完成命题初稿。在于老师的带领下，命题小组在磨题时查找文献，研讨细节，几易其稿，终于成题。
（命题初稿）
18.（12分）湿法炼锌净化钴渣中含有Zn、Co、Cu和Fe的单质及Zn(OH)2，可利用过硫酸钠(Na2S2O8)氧化水解法实现钴的富集，同时回收铜和锌元素，生产工艺流程如下：
已知：常温下，当起始浓度为0.01mol·L-1时有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表。（注：当离子浓度小于10-5mol·L-1时可视为沉淀完全。）
回答下列问题：
（1）净化钴渣研细的目的是___________________________。
（2）钴属于铁系元素，性质与铁相似。根据流程可知：Co2+的还原性________（填“强于”、“弱于”）Fe2+。
（3）利用上述表格数据，计算Co(OH)2的Ksp=______________________。如果滤液Ⅰ中Co2+浓度为0.1mol·L−1，则“除铁”应控制的pH范围是______。
（4）氨水可代替沉钴工序中的NaOH，此时发生的主要反应的离子方程式为___________________________________________。
（5）上述流程中__________（填标号）可返回湿法炼锌系统，提高锌的利用率。
A．浸渣 B．滤渣Ⅰ C．滤液Ⅱ D．滤渣Ⅱ
（6）Co(OH)3可与浓盐酸反应产生黄绿色气体，其化学方程式为_______________。
（昌平区第一学期期末的高三化学成题）
一、对比信息呈现方式：
工艺流程图的大部分步骤是相同的，但高考题废渣的成分更多，尤其是Mn元素的处理，使得情境更为复杂，在部分试剂的选择上也是有差异的。高考命题人参考的文献更多、更全面，整合和创新的力度更大，让问题的情境更为饱满。也为后面设计有层次、有梯度的问题提供了足够的空间，体现了高考题的选拔功能。
已知信息都给出不同金属离子沉淀与pH的关系，笔者是以表格的形式呈现不同金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH，而高考题是以“氢氧化物形式沉淀时，lg[c(M)/mol∙L−1]和溶液pH的关系图”的形式呈现。两者相比，表格略显单调、呆板，而lg[c(M)]-pH关系图更为直观和生动，内容更为丰富，同时还解决了困扰笔者已久的“Zn(OH)2两性如何呈现”的问题。学习到了！高考题中还给出了不同金属硫化物的溶度积常数，也打开了问题设计的空间，更好地区分了不同层次考生的思维水平。
二、对比考点和设问方式：
1.在化工生产反应调控、化学反应式的书写等核心考点上是一致的。第（1）问不约而同地设计了“废渣研磨的目的是 。”这一问题。另外，两道题在氧化剂使用、溶液pH调控产生沉淀除去杂质离子的进行了考点设计。
2.高考题所有的问题都是围绕着“炼锌废渣提钴”这一素材展开的，真正做到了“无情境，不成题”。相较而言，笔者的命题就没有做到这一点。比如最后一问（6）“Co(OH)3可与浓盐酸反应产生黄绿色气体，其化学方程式为_______________。”这一问和情境素材并无关联，只是单纯地想考查氧化还原方程式的书写而设计了这一问。再比如笔者命题初稿中的第（4）题“氨水可代替沉钴工序中的NaOH，此时发生的主要反应的离子方程式为________________________。”想法也是过于简单，就想考查一下学生把强碱换成弱碱后还能不能用离子方程式表达出来，殊不知溶液中的Zn2+有可能与氨形成配合物，影响到锌的回收！当然，这两小题在磨题时都被命题小组的小伙伴们给否了。
3.高考题的设问方式多元化，做到“无思维，不命题”、“无任务，不立题”，值得学习！我说两个点，大家体会一下。比如高考题的第（4）小题“沉锰”步骤中，生成1.0molMnO2，产生H+的物质的量为________。该问需要考生在正确书写离子方程式的基础上，找出MnO2和H+的定量关系进行作答。命题立意就比单纯的“写出沉锰步骤的离子方程式”要高。再比如高考题的第（7）小题，根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是___________________。该空看似是一个简单方案的设计，但需要考生整合题中所给信息，控制溶液pH实现物质的转化、分离和净化，难点在于调控溶液pH让Zn2+完全沉淀、又不让产生的沉淀Zn(OH)2因pH过大而溶解。
三、一点疑问
两个流程中都用到了氧化剂过硫酸钠(Na2S2O8)，但作用不一样。根据笔者查到的文献资料，过硫酸钠可以把Co(II)氧化到Co(III), 但高考题的流程中过硫酸钠是用于沉锰的，沉锰前Mn2+和Co2+是在同一溶液体系的，如何保证过硫酸钠在沉锰时，而不会氧化Co(II)呢？高考题中并没有交代，各位小伙伴们有什么高见，可在留言区讨论。
并不是刻意去押题，就是我选择的命题素材恰好也进入了高考命题人的视野而已，纯属巧合罢了！您也看到了，虽然是同一个素材，但在信息呈现方式、命题立意、设问角度等方面还是有很大的不同的。当然，这样一个巧合也给了我一次反思、学习的机会。同时感谢昌平区教研室，这么多年一直坚持高三的题要原创，给参与命题的老师一次从命题人角度审视教学的机会，为教师的专业发展搭建平台。同时也感谢当初一块儿绞尽脑汁磨题的小伙伴们！
附命题素材文献：