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一节高三复习课的片段
在时下高三的复习当中，各路以工业生产流程作为真实情景素材而编制的工业流程题是许多刚刚步入高三的学生感到颇为困难的。
我觉得原因无外乎有以下三点：
其一，工业流程题是考查元素化合物知识的载体，而元素化合物知识是学生在高中的初级阶段——高一上学期——所学习的，而当初的学习方式大多也都是沿袭了初三时的那种长于记忆的方法，到了高三已经忘的差不多了。
其二，工业流程题目以流程图的形式呈现，素材多以陌生的精细化学品为主，因此刚刚步入高三的学生对此题型较为陌生，读不懂题的情况较为常见。
最后，无论是试剂还是操作步骤的选择，工业生产的实际往往考虑的因素较多，与学生较熟悉的单一因素指导下的实验室操作有所不同。这节课就是基于一道习题［2013年全国Ⅰ卷27题（4）］的讲解展开的。
本文节选的内容正是关于“将CoSO4溶液转化为CoCO3沉淀，为何选择NH4HCO3作为沉淀剂？”
正文开始
师：「你如果是工程师，流程图中“沉钴”这一步骤，你打算选用什么样的沉淀剂呢？请思考。」
生A：「碳酸钠。」
师：「说说看你选择碳酸钠的理由是什么？」
生A：「要生成碳酸钴么，那就要碳酸根啊。所以选碳酸钠么，还有就是碳酸钠是工业上重要的“三酸两碱”之一，是产量比较高的化学物质，价格便宜吧。」
师：「嗯，好。你选择碳酸钠，那你能不能说说选择碳酸钠会有什么缺点呢？」
生A：「emmm……钠离子是杂质？」
师：「嗯，好。还有么？」
生A：「emmm……没了。。。」
师：「好，请坐。我再给大家一个信息，你们再想一想。」
师：「看了我给你的这组数据，大家又有什么想法没有啊？谁来说说？」
生B：「氢氧化钴比碳酸钴更难溶，碳酸钠是碱性的，所以用碳酸钠沉淀硫酸钴会得到氢氧化钴沉淀。」
师：「好，XX（生B）说氢氧化钴更难溶，她说的对吗？」
生A：「不对~」
师：「来，你说说看，为什么不对？」
生A：「氢氧化钴和碳酸钴不是一种，氢氧化钴是AB2型的沉淀，溶解度是Ksp开三次方，大约是10^-5，碳酸钴是AB型的沉淀，溶解度是Ksp开平方，大约是10^-6.5，所以碳酸钴溶解度更小一点。」
师：「非常好！看来没有前学后忘啊！但是碳酸钴溶解度更小，XX（生B）提出的疑惑是不是就不需要考虑了呢？」
生A：「还是要考虑吧，两个溶度积相差不大啊！」
师：「那好，若只考虑碳酸钠的第一步水解，请通过估算判断这个问题。都动笔。」
师：「那好，若只考虑碳酸钠的第一步水解，请通过估算判断这个问题。都动笔。」
（此处生C上黑板板演并解释，省略。）
师：「好，我们来看，通过计算，我们可以证明若用碳酸钠作为硫酸钴的沉淀剂，得到的沉淀除了碳酸钴，还会有相当量的氢氧化钴。而且，在碱性条件下＋2价的氢氧化钴(Ⅱ)就像氢氧化亚铁一样容易被氧化为＋3价的氢氧化钴(Ⅲ)。显然，用碳酸钠来做硫酸钴的沉淀剂是不合适的。」
师：「看来，碳酸钠因为具有较强的碱性不适宜作为硫酸钴的沉淀剂。那我们还有什么选择呢？」
生A：「碳酸氢钠！」
师：「碳酸氢钠？碳酸氢钠溶液中碳酸根来自哪里？」
生A：「碳酸氢钠能电离么。」
师：「嗯，碳酸氢钠的电离。好，那我问你，碳酸钠溶液显什么性啊？」
生A：「碱性。」
师：「显碱性说明什么？」
生A：「碳酸氢根水解大于电离」
师：「好，照你这么说，碳酸氢钠溶液中氢氧根离子和碳酸根离子谁多？」
生A：「碳酸根多……不对……氢氧根多！」
师：「既然你说氢氧根多，那容易生成碳酸钴么？」
生A：「哦，对好像不行。」
师：「可以！碳酸氢钠溶液中碳酸根离子并不少的，想想为什么？讲过的呦！想一想！」
生B：「自耦电离！」
师：「来，你说什么？」
生B：「不是有个自耦电离么，碳酸氢根自己给自己一个氢，生成碳酸根和碳酸，以前不是推过么，自耦电离常数的最大的，比电离和水解都要大！」
师：「很好。自耦电离，前几天才用过就忘了吗？自耦电离的常数通常比电离和水解常数都要大，因此碳酸氢钠溶液中的碳酸根浓度还不少呢？」
师：「那么问题来了，我现在给了你0.1 mol/L碳酸氢钠溶液的pH和碳酸根离子浓度，请问若溶液中钴离子浓度也达到0.1 mol/L时，生成什么沉淀呢？来，动手！」
（此处让生A上黑板板演并解释，省略。）
师：「看来碳酸氢钠比碳酸钠要好太多了，可是XXX（生A）刚才还说了一个钠离子杂质的问题，怎么解决啊？」
生D：「老师，用碳酸氢铵呗。」
师：「你来说说，为什么用碳酸氢铵啊？」
生D：「因为那个题里面就是碳酸氢铵啊。」
师：「哦，你要不说我都忘了，这儿还有个题呢？那好，题目里面用碳酸氢铵，那你说说为什么用碳酸氢铵就不用担心杂质问题呢？铵根不照样是杂质吗？」
生D：「那个沉淀过滤了以后可以加热么，铵盐不稳定，一加热就变成氨气挥发了。钠离子的话，加热也会发不了啊。」
师：「好，你说的很好，铵盐杂质加热易分解，在这里成就了除杂的便利。那你能不能再说说碳酸氢铵与碳酸氢钠相比还有什么优点呢？」
生D：「emm……碳酸氢铵溶液碱性更弱啊，更不容易生成氢氧化钴。」
师：「为什么碳酸氢铵碱性更弱呢？」
生D：「铵根水解出氢离子能削弱一部分碳酸氢根水解产生的碱性，所以碳酸氢铵溶液中氢氧根的浓度应该比碳酸钠溶液小一点，这样一来，生成氢氧化钴就更困难一点。」
师：「好的，说的不错。事实也的确是这样。下面我给出的是0.1 mol/L碳酸氢铵溶液的pH和碳酸根离子浓度，请你同样计算若钴离子也达到0.1 mol/L时，生成沉淀的情况。」
（此处让生D上黑板板演并解释，省略。）
师：「可以看出，用碳酸氢铵溶液代替碳酸氢钠溶液作为沉淀剂，虽然碳酸根的离子浓度小了一点，但更大的优势是在于铵盐作为杂质在后续工艺中更易除杂。」
师：「这样我们就可以看出硫酸钴溶液使用碳酸氢铵作为沉淀剂，主要得到的是碳酸钴沉淀，但不可避免的也会得到少量的氢氧化钴沉淀。显然题目在这一过程忽略了这个次要的反应。为什么这个次要的反应可以忽略？我们可进行以下估算。首先，我们求出生成两种沉淀反应的平衡常数。」
师：「然后，我们将两种反应的常数作比，我们设这个比值若大于100，则以生成碳酸盐沉淀为主，若这个比值在0.01到100之间，则可能成碱式盐。」
师：「这样看来，在我们的假设下，认为硫酸钴和碳酸氢铵反应的产物是碳酸钴，是合理的。」
（下课铃响了……）
师：「时间关系，留两个问题给大家下去思考。第一，我们既然选了碳酸氢铵作为沉淀剂，那我们可不可以选碳酸铵作为沉淀剂？第二，看一下今年高考一卷的26题，想一想在“吸收”通入的气体目的是什么？好，下课。」
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