備戰(zhàn)2022年高考化學－工藝流程專項復習系列

專項4－溫度條件的控制

一．升高溫度

1．促進某些離子的水解，如高價金屬陽離子，易水解的陰離子

【練習1】目前世界上新建的金礦中約有80%都采用氧化法提金。某工廠利用鋅冶煉渣回收金、銀等貴金屬的流程如下圖所示:

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已知HCN有劇毒，其Ka(HCN)=5×10-10，Au++2CN-=[Au(CN)2]-平衡常數(shù)KB=1×1038

“氰化”環(huán)節(jié)中，金的溶解速率在80℃時達到最大值，但生產(chǎn)中控制反應(yīng)液的溫度在10-20℃，原因是:___________________________(答一點即可)。

【答案】溫度的升高，促進了氰化物的水解，增加了HCN的揮發(fā)速度；溫度的升高，Ca(OH)2的溶解度減小，部分堿從溶液中析出。

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【練習2】某化工廠“用含NiO的廢料(雜質(zhì)為Fe2O3、?CaO、?CuO等)制備羥基氧化鎳(2NiOOH·H2O)的工藝流程如圖：

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如圖是酸浸時鎳的浸出率與溫度的關(guān)系，則酸浸時合適的浸出溫度是____________℃，若酸浸時將溫度控制在80℃左右，則濾渣1中會含有一定量的Ni(OH)2，其原因可能是_________________________。

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【答案】70 ???隨著溫度的升高，Ni2+水解程度增大，從而形成一定量的Ni(OH)2沉淀

【解析】由圖可知當溫度在70°左右時鎳的浸出率較高，故酸浸時適宜的溫度為70°C；Ni2+能水解，生成Ni(OH)2，升溫能促進水解，所以80℃左右濾渣1中會含有一定量的Ni(OH)2。

【練習3】氯化亞銅是一種重要的化工產(chǎn)品，常用作有機合成催化劑，還可用于顏料、防腐等工業(yè)，它不溶于H2SO4、HNO3和醇，微溶于水，可溶于濃鹽酸和氨水，在潮濕空氣中易水解氧化成綠色的堿式氯化銅[Cu2（OH）3Cl]。以海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）為原料，采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)CuCl的工藝過程如下：

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（1）析出的CuCl晶體水洗后要立即用無水乙醇洗滌，在真空干燥機內(nèi)于70℃干燥2h，冷卻密封包裝。70℃真空干燥、密封包裝的原因是____________________________________________________________。

（2）如圖是各反應(yīng)物在最佳配比條件下，反應(yīng)溫度對CuCl產(chǎn)率影響．由圖可知，溶液溫度控制在60℃時，CuCl產(chǎn)率能達到94%，當溫度高于65℃時，CuCl產(chǎn)率會下降，其原因可能是______________________________________________________________________________________________。

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【答案】（1）真空干燥可以加快乙醇和水的揮發(fā)，密封包裝可以防止CuCl在潮濕空氣中水解、氧化；

（2）因在60℃時CuCl產(chǎn)率最大，根據(jù)信息可知，隨溫度升高，促進了CuCl的水解，CuCl被氧化的速度加快。

【練習4】TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實驗結(jié)果如下表所示：

溫度/℃

30

35

40

45

50

TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率

92

95

97

93

88

分析40℃時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因_____________________。

【答案】40℃時TiO2?xH2O轉(zhuǎn)化率最高，因低于40℃，TiO2?xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加，超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導致TiO2?xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降 ??

【解析】40℃時TiO2?xH2O轉(zhuǎn)化率最高，因低于40℃，TiO2?xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加，超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導致TiO2?xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降。

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2．促進平衡向吸熱方向移動

【練習1】二硫化鉬是重要的固體潤滑劑，被譽為“高級固體潤滑油之王”。利用低品相的輝鉬礦(含MoS2、SiO2以及CuFeS2等雜質(zhì))制備高純二硫化鉬的一種生產(chǎn)工藝如圖：

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（4）由圖分析可知產(chǎn)生MoS3沉淀的流程中選擇的最優(yōu)溫度和時間是___________，利用化學平衡原理分析低于或高于最優(yōu)溫度時，MoS3的產(chǎn)率均下降的原因_______________________________________。

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（5）利用低品相的原料制備高純產(chǎn)品是工業(yè)生產(chǎn)中的普遍原則。如圖所示，反應(yīng)[Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)] ??ΔH<0在充滿CO的石英管中進行，先在溫度為T2的一端放入未提純的粗鎳粉末，一段時間后，在溫度為T1的一端得到了純凈的鎳粉，請結(jié)合平衡移動原理，判斷溫度Tl_________T2(填“＞”、“＜”或“=”)。

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【答案】（4）40℃、30min ???溫度太低，反應(yīng)MoS42-+2H+MoS3↓+H2S↑產(chǎn)生的H2S氣體不易逸出，不利于平衡正向移動生成MoS3；溫度太高，反應(yīng)物鹽酸揮發(fā)，導致溶液中c(H+)下降，上述平衡逆向移動，也不利于生成MoS3????（5）> ?????

【解析】（4）根據(jù)圖象可知，40℃、30min MoS3沉淀率達到最大，所以最優(yōu)溫度和時間是40℃、30min；溫度太低，反應(yīng)MoS42-+2H+MoS3↓+H2S↑產(chǎn)生的H2S氣體不易逸出，不利于平衡正向移動生成MoS3；溫度太高，反應(yīng)物鹽酸揮發(fā)，導致溶液中c(H+)下降，上述平衡逆向移動，也不利于生成MoS3，所以低于或高于最優(yōu)溫度時，MoS3的產(chǎn)率均下降；

（5）[Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)] ??ΔH<0，正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，生成Ni單質(zhì)，在溫度為T1的一端得到了純凈的鎳粉，所以Tl>T2。

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3．加快反應(yīng)速率或溶解速率

【2020新課標Ⅰ】釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以+3、+4、+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。

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“酸浸氧化”需要加熱，其原因是_________________________________________。

【答案】加快酸浸和氧化反應(yīng)速率（促進氧化完全）

【解析】“酸浸氧化”需要加熱，其原因是：升高溫度，加快酸浸和氧化反應(yīng)速率（促進氧化完全），故答案為：加快酸浸和氧化反應(yīng)速率（促進氧化完全）；

【練習2】煉油廠烷基化反應(yīng)產(chǎn)生的廢液中含硫酸91%、難揮發(fā)有機物7%。實驗室以軟錳礦(主要含MnO2，還含少量Fe、Al等元素)處理廢液并制取MnSO4·H2O晶體，其實驗流程如圖：

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（1）研究溫度對“降解”過程中有機物去除率的影響，實驗在如圖1所示的裝置中進行。

①在不同溫度下反應(yīng)相同時間，發(fā)現(xiàn)溫度從60℃升高到95℃時，有機物去除率從29%增大到58%，其可能的原因是：MnO2的氧化能力隨溫度升高而增強；______________________________________。

【答案】溫度升高，反應(yīng)速率加快 ??

【解析】①升高溫度，反應(yīng)速率加快，在相同時間內(nèi)有機物反應(yīng)的更多，去除率增加。

【練習3】“浸取”步驟中，能加快浸取速率的方法有___________(任寫兩種)。

【答案】將橄欖石尾礦粉碎、適當增大鹽酸的濃度、適當提高反應(yīng)的溫度等 ??

【解析】“浸取”步驟中，能加快浸取速率的方法有將橄欖石尾礦粉碎、適當增大鹽酸的濃度、適當提高反應(yīng)的溫度等。

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4．使沸點相對低的原料氣化，或者降低在溶液中的氣體溶解度

【練習1】實驗室用如圖所示的裝置模擬燃煤煙氣脫硫?qū)嶒灒?/p>

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研究發(fā)現(xiàn)石灰石漿液的脫硫效率受pH和溫度的影響。燃煤煙氣流速一定時，脫硫效率與石灰石漿液pH的關(guān)系如圖所示，在pH為5.6時脫硫效果最佳，石灰石漿液時，脫硫效率降低的原因可能是___________________________，燃煤煙氣通入石灰石漿液時的溫度不宜過高的原因是___________________________。

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【答案】石灰石的溶解度減小，與的反應(yīng)變慢 ???溫度升高，的溶解度減小 ???

【解析】由脫硫效率與石灰石漿液pH的關(guān)系圖知，在pH為5.6時脫硫效果最佳，pH增大，石灰石的溶解度減小，與的反應(yīng)變慢；溫度升高，的溶解度減小。故答案為：石灰石的溶解度減小，減慢了與SO2的反應(yīng)； 溫度升高SO2的溶解度小。

【練習2】以甲酸和碳酸鉀為原料生產(chǎn)二甲酸鉀，實驗測得反應(yīng)條件對產(chǎn)品回收率的影響如下：

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表1 反應(yīng)溫度對產(chǎn)品回收率的影響

反應(yīng)溫度（℃）

20

30

40

50

60

70

80

產(chǎn)品回收率（%）

75．6

78．4

80．6

82．6

83．1

82．1

73．7

②實際生產(chǎn)二甲酸鉀時應(yīng)選擇的最佳反應(yīng)條件是反應(yīng)溫度應(yīng)控制在____________℃~____________℃，由表1可知反應(yīng)溫度過高，反應(yīng)回收率反而會降低，其原因可能是___________________________________________。

【答案】溫度過高，甲酸揮發(fā) ??

【解析】從表1可看出，溫度控制在50℃~60℃二甲酸鉀的產(chǎn)率較高，溫度過高，反應(yīng)回收率反而會降低，其原因可能是：甲酸易揮發(fā)，溫度太高甲酸揮發(fā)了。

【練習3】實驗室中用FeSO4溶液與NaOH溶液制備Fe(OH)2，裝置如圖，請回答下列問題：

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配制NaOH溶液時使用的蒸餾水通常要煮沸，其目的是__________________________________。

【答案】除去水中溶解的氧氣 ??

【解析】硫酸亞鐵易被氧化而變質(zhì)，因此配制NaOH溶液時，應(yīng)排除溶液中的氧氣，可用加熱溶液的方法除去溶解的氧氣。

【練習4】四氯化錫用作媒染劑和有機合成上的氯化催化劑，實驗室制備四氯化錫的反應(yīng)、裝置示意圖和有關(guān)信息數(shù)據(jù)如下：

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②無水四氯化錫是無色易流動的液體，熔點-33℃，沸點114.1℃。

實驗制得的SnCl4中因溶解了C12而略顯黃色，提純SnCl4的方法是________________。

【答案】加熱蒸餾

【解析】由于SnCl4的沸點114.1℃，因此如果實驗制得的SnCl4中因溶解了C12而略顯黃色，提純SnCl4的方法是加熱蒸餾。

【練習5】白云石的主要成份是CaCO3·MgCO3，在我國有大量的分布。以白云石為原料生產(chǎn)的鈣鎂系列產(chǎn)品有廣泛的用途。白云石經(jīng)煅燒、熔化后得到鈣鎂的氫氧化物，再經(jīng)過碳化實現(xiàn)Ca2+、Mg2+的分離。碳化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，化學方程式如下：Ca(OH)2+Mg(OH)2+3CO2CaCO3+Mg(HCO3)2+H2O。完成下列填空：

碳化溫度保持在50~60℃。溫度偏高不利于碳化反應(yīng)，原因是__________________、__________________。溫度偏低也不利于碳化反應(yīng)，原因是___________________________。

【答案】二氧化碳的溶解度?。惶妓釟滏V分解，反應(yīng)速率較小。

【解析】該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，而且是可逆的，當溫度過高時，平衡逆反應(yīng)方向移動，二氧化碳的溶解度減小，導致鈣鎂離子的分離減弱，Mg(HCO3)2是易分解，溫度過高就分解了，溫度過低，反應(yīng)速率太小，導致得到產(chǎn)物消耗的時間太長，不利于碳化反應(yīng)，故答案為：二氧化碳的溶解度小、碳酸氫鎂分解；反應(yīng)速率較小。

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5．除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NH4HCO3、NH4(CO3)2、 KMnO4、NH4C1等物質(zhì)

【練習1】物質(zhì)的分離與提純是化學的重點，請根據(jù)下列實驗?zāi)康?，分別選擇相應(yīng)的操作和實驗裝置。下列為操作：

a．蒸餾 ?b．結(jié)晶法 ?c．加適量水，過濾 ?d．加熱（或灼燒） ?e．加適量鹽酸，蒸發(fā) ?f．萃取分液 ?g．分液 h．升華

下列為實驗裝置：

（1）除去氯化鈉晶體中的碳酸鈉：______、______（分別填操作序號及實驗裝置圖編號，下同）。

（2）除去碳酸鈣中的氯化鈉：_______、______。

（3）分離乙酸（沸點118℃）和乙酸乙酯（沸點77.1℃）的混合液（兩者互溶）：______、______。

（4）從溴水中提取溴：_______、_______。

（5）除去氧化鈣中的碳酸鈣：_______、_______。

（6）分離固體食鹽和碘的方法：_______、_______。

【答案】e ???2 ???c ???1 ???a ???5 ???f ???4 ???d ???3 ???h ???6 ???

【解析】

（1）碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成NaCl，則加適量鹽酸，蒸發(fā)可分離，對應(yīng)于裝置2，故答案為e；2；

（2）碳酸鈣不溶于水，氯化鈉晶體溶于水，則選擇過濾法可分離，對應(yīng)于裝置1，故答案為c；1；

（3）二者互溶，但沸點不同，則選擇蒸餾法分離，對應(yīng)于裝置5，故答案為a；5；

（4）溴不易溶于水，易溶于有機溶劑，則選擇萃取、分液法分離，對應(yīng)于裝置4，故答案為f；4；

（5）碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣，則選擇加熱分解法除雜，對應(yīng)于裝置3，故答案為d；3；

（6）碘容易升華，則選擇升華法分離固體食鹽和碘，對應(yīng)于裝置6，故答案為h；6。

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二．降低溫度

1．防止某物質(zhì)在高溫時會分解（或溶解）

【練習1】電解精煉銅的陽極泥中主要含Ag、Au等貴重金屬。以下是從精煉銅的陽極泥中回收銀、金的流程圖：

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銅陽極泥氧化時，采用“低溫焙燒”而不采用“高溫焙燒”的原因是_______???????______________。

【答案】低溫焙燒時，Ag與氧氣轉(zhuǎn)化為Ag2O，高溫時，氧化銀分解又生成Ag和氧氣；故答案為：高溫焙燒時，生成的Ag2O又分解為Ag和O2(或2Ag2O4Ag＋O2↑)。

【練習2】【2018北京卷】磷精礦濕法制備磷酸的一種工藝流程如下：

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已知：磷精礦主要成分為Ca5(PO4)3(OH)，還含有Ca5(PO4)3F和有機碳等。溶解度：Ca5(PO4)3(OH)<CaSO4·0.5H2O

（1）H2O2將粗磷酸中的有機碳氧化為CO2脫除，同時自身也會發(fā)生分解。相同投料比、相同反應(yīng)時間，不同溫度下的有機碳脫除率如圖所示。80℃后脫除率變化的原因：____________________。

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【答案】圖示是相同投料比、相同反應(yīng)時間，不同溫度下的有機碳脫除率，80℃前溫度升高反應(yīng)速率加快，相同時間內(nèi)有機碳脫除率增大；80℃后溫度升高，H2O2分解速率大，H2O2濃度顯著降低，反應(yīng)速率減慢，相同條件下有機碳脫除率減小。

【練習3】一種從銅陽極泥(主要含有銅、銀、金、少量的鎳)中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下：

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“分銅”時，如果反應(yīng)溫度過高，會有明顯的放出氣體現(xiàn)象，原因是____________________________。

【答案】溫度過高，H2O2分解放出氧氣。

【練習5】鈦鐵礦主要成分為FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)），Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦來制備，工藝流程如下：

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過程②中固體TiO2與雙氧水、氨水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15溶液時，Ti元素的浸出率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖2所示，反應(yīng)溫度過高時，Ti元素浸出率下降的原因是___________________________________________________。

【答案】溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸出導致Ti元素浸出率下降。

【練習6】工業(yè)上以軟錳礦(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質(zhì))為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳(MnCO3)。其工業(yè)流程如下：

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（1）“浸錳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物MnS2O6生成，溫度對“浸錳”反應(yīng)的影響如右圖所示，為減少 MnS2O6 的生成，“浸錳”的適宜溫度是___________________________。

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（2）向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3 溶液時溫度控制在30-35℃，溫度不宜太高的原因是___________________________________________________________________。

【答案】（1）90℃。（2）銨鹽受熱分解，向過濾所得的濾液中加入碳酸氫銨溶液，溫度控制在30-35℃的原因是防止NH4HCO3受熱分解，提高原料的利用率；

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2．使化學平衡向著放熱方向移動

【練習1】乙酸苯酚酯制備： 將苯酚溶解在的氫氧化鈉溶液中，加入30g碎冰塊，然后加入乙酸酐，攪拌將反應(yīng)后混合物傾入分液漏斗中，加入約4mL?將有機相用試劑X和水洗滌然后無水干燥，蒸餾收集餾分．

①用碎冰塊代替水可能的原因是：______________________________________ ．

【答案】該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，碎冰溫度低有利于酯的生成 ??

【解析】①碎冰溫度低有利于酯的生成，故答案為：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，碎冰溫度低有利于酯的生成。

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3．使某個沸點高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離

【練習1】石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。某初級石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質(zhì)。設(shè)計的提純和綜合應(yīng)用流程如下：

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（注：SiCl4的沸點是57.6oC，金屬氯化物的沸點均高于150oC）

向反應(yīng)器中通入Cl2前，需通一段時間的N2。高溫反應(yīng)后，石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)氯化物。80℃冷凝的目的是：_____________________。②由活性炭得到氣體Ⅱ的化學反應(yīng)方程式為：_____________________。

【答案】高溫下，Si元素轉(zhuǎn)化成SiCl4，鐵元素轉(zhuǎn)化成FeCl3，Mg元素轉(zhuǎn)化成MgCl2，Al元素轉(zhuǎn)化成AlCl3，SiCl4沸點是57.6℃，MgCl2、FeCl3、AlCl3沸點均高于150℃，加熱到1500℃，MgCl2、FeCl3、AlCl3、SiCl4全部轉(zhuǎn)化成氣體I，80℃冷凝，SiCl4還是氣體，而MgCl2、FeCl3、AlCl3狀態(tài)是固體，便于與SiCl4分開。

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4．降低晶體的溶解度，減少損失。

【練習1】碳酸鋰廣泛應(yīng)用于化工、冶金等行業(yè)．工業(yè)上利用鋰輝石（Li2Al2Si4Ox）制備碳酸鋰的流程如圖：

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已知：碳酸鋰的溶解度為（g/L）

溫度

0

10

20

30

40

50

60

80

100

Li2CO3

1. 54

1. 43

1. 33

1. 25

1. 17

1. 08

1. 01

0. 85

0. 72

（1）硫酸化焙燒溫度控制在250℃﹣300℃之間，主要原因是__________________________________；焙燒中硫酸用量控制在理論用量的l15%左右，硫酸加入過多的副作用是_________________________。

（2）“沉鋰”需要在95℃以上進行，主要原因是_______________________，過濾碳酸鋰所得母液中主要含有硫酸鈉，還可能含有_____________和______________。

【答案】（1）硫酸化焙燒溫度控制在250℃﹣300℃之間，主要原因是溫度低于250℃，反應(yīng)速率較慢，溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多；焙燒中硫酸用量控制在理論用量的l15%左右，硫酸加入過多的副作用是后續(xù)中還需要除去過量的硫酸，增加后續(xù)雜質(zhì)的處理量、增加后續(xù)中和酸的負擔。

（2）溫度越高，碳酸鋰溶解度降低，減少碳酸鋰溶解，可以增加產(chǎn)率；溶液中硫酸鈉不反應(yīng)，使用碳酸鈉要過量，少量碳酸鋰溶解在溶液中，過濾碳酸鋰所得母液中主要含有硫酸鈉，還可能含有碳酸鈉和碳酸鋰。過濾碳酸鋰所得母液中主要含有硫酸鈉，還可能含有碳酸鈉和碳酸鋰。所以“沉鋰”需要在95℃以上進行，主要原因是溫度越高，碳酸鋰溶解度降低，可以增加產(chǎn)率；過濾碳酸鋰所得母液中主要含有硫酸鈉，還可能含有碳酸鈉和碳酸鋰。

【練習2】某廢舊電池材料的主要成分為鈷酸鋰(LiCoO2)，還含有一定量的鐵、鋁、銅等元素的化合物，其回收工藝如圖所示，最終可得到Co2O3和鋰鹽。

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已知：CoC2O4·2H2O微溶于水，它的溶解度隨溫度升高而逐漸增大，且能與過量的C2O42－離子生成Co(C2O4)n2(n－1)－而溶解。

（4）“沉鈷”過程中，(NH4)2C2O4的加入量(圖a)、沉淀反應(yīng)的溫度(圖b)與鈷的沉淀率關(guān)系如圖所示：

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①隨n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，鈷的沉淀率先逐漸增大后又逐漸減小的原因________________________。

②沉淀反應(yīng)時間為10 min，溫度在50℃以上時，隨溫度升高而鈷的沉淀率下降的可能原因是_______________________________________________________________________________________________。

【答案】①過量的C2O42-與Co2+反應(yīng)生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解 ???②它的溶解度隨溫度升高而逐漸增大 ???

【解析】①隨n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，過量的C2O42-與Co2+反應(yīng)生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解，鈷的沉淀率先逐漸增大后又逐漸減小；

②沉淀反應(yīng)時間為10 min，溫度在50℃以上時，溶解度隨溫度升高而逐漸增大。

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5．減少能源成本，降低對設(shè)備的要求

【練習1】目前常用的工業(yè)生產(chǎn)純堿的方法是“聯(lián)合制堿法（侯氏制堿法）”

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世界上最早工業(yè)生產(chǎn)碳酸鈉的方法是“路布蘭法”，其流程如下：

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與“路布蘭法”相比，“聯(lián)合制堿法’的優(yōu)點之一是_________________________。

【答案】原料利用率高，反應(yīng)所需溫度低，耗能少 ???

【解析】據(jù)流程可知：路布蘭法是利用食鹽晶體和濃硫酸在600°C到700°C下反應(yīng)生成硫酸鈉和氯化氫，再利用C與石灰石和硫酸鈉在1000°C生成碳酸鈉；侯德榜研究出聯(lián)合制堿法為在飽和的氯化鈉溶液中直接通入氨氣和CO2，得到氯化銨和碳酸氫鈉晶體，并利用碳酸氫鈉的分解制得純堿，在270℃時就完全分解，分解產(chǎn)生的二氧化碳還可以循環(huán)利用，故聯(lián)合制堿法反應(yīng)所需溫度低，耗能少、提高了原料利用率。

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三．控制溫度（用水浴或油浴控溫）

1．防止某種物質(zhì)溫度過高時會分解或揮發(fā)

【2019江蘇】實驗室以工業(yè)廢渣（主要含CaSO4·2H2O，還含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）為原料制取輕質(zhì)CaCO3和(NH4)2SO4晶體，其實驗流程如下：

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（1）廢渣浸取在如圖所示的裝置中進行。控制反應(yīng)溫度在60~70 ℃，攪拌，反應(yīng)3小時。溫度過高將會導致CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降，其原因是?????????????????????????????；保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑的量不變，實驗中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作有?????????????????????????????。

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【答案】由于銨鹽具有不穩(wěn)定性，受熱易分解，所以溫度過高，（NH4）2CO3分解，從而使CaSO4轉(zhuǎn)化率下降；由于浸取過程中的反應(yīng)屬于固體與溶液的反應(yīng)（或發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化），保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑的量不變，提高CaSO4轉(zhuǎn)化率即提高反應(yīng)速率，結(jié)合外界條件對化學反應(yīng)速率的影響，實驗過程中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作為加快攪拌速率（即增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高浸取率）。

?

2．控制固體的溶解與結(jié)晶

【習題1】【2017新課標3卷】重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：

?

有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到___________（填標號）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。

?

a．80℃ ?b．60℃ ?c．40℃ ?d．10℃

【答案】d

【解析】首先分析圖像特點，Na2Cr2O7溶解度最大，NaCl溶解度最小且隨溫度變化很小，K2Cr2O7的溶解度在高溫下大，但低溫下較小，即隨溫度變化最大；然后分析反應(yīng)特點2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7↓+2NaCl的反應(yīng)類型為復分解反應(yīng)；再結(jié)合操作條件“蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾”，得出結(jié)論加熱蒸發(fā)過程中，隨著水分的蒸發(fā)，平衡向右進行；最后根據(jù)條件冷卻可知，要保證重鉻酸鉀溶解度最小，因此溫度為10℃。

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3．使催化劑的活性達到最好

【習題1】【2016全國卷Ⅱ27】以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物***(C3H4O)的熱化學方程式如下：

①C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g)C3H3N(g)+3H2O(g)　ΔH=-515 kJ·mol-1

②C3H6(g)+O2(g)C3H4O(g)+H2O(g)　ΔH=-353 kJ·mol-1

圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對應(yīng)的溫度為460℃。低于460℃時，丙烯腈的產(chǎn)率　　　　　(填“是”或“不是”)對應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是_____ ?????????___ ?；高于460°時，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是　　　　　(雙選，填標號)。

A．催化劑活性降低 ?????????B．平衡常數(shù)變大

C．副反應(yīng)增多 ????????????D．反應(yīng)活化能增大

???????

【答案】A、C

【解析】因為該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低，反應(yīng)剛開始進行，尚未達到平衡狀態(tài)，460℃以前是建立平衡的過程，所以低于460℃時，丙烯腈的產(chǎn)率不是對應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率；高于460℃時，丙烯腈產(chǎn)率降低。催化劑在一定溫度范圍內(nèi)活性較高，若溫度過高，活性降低，A正確；平衡常數(shù)的大小不影響產(chǎn)率，B錯誤；根據(jù)題意，副產(chǎn)物有***，副反應(yīng)增多導致產(chǎn)率下降，C正確；反應(yīng)活化能的大小不影響平衡，D錯誤

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4．防止副反應(yīng)的發(fā)生

【練習1】【2018江蘇】以Cl2、NaOH、(NH2)2CO（尿素）和SO2為原料可制備N2H4·H2O（水合肼）和無水Na2SO3，其主要實驗流程如下：

?

已知：①Cl2+2OH?ClO?+Cl?+H2O是放熱反應(yīng)。②N2H4·H2O沸點約118 ℃，具有強還原性，能與NaClO劇烈反應(yīng)生成N2。

（1）步驟Ⅰ制備NaClO溶液時，若溫度超過40 ℃，Cl2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO3和NaCl，其離子方程式為____________________________________；實驗中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是____________________________________。

【答案】溫度超過40℃，Cl2與NaOH溶液發(fā)生歧化反應(yīng)生成NaClO3、NaCl和H2O，反應(yīng)的化學方程式為3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O，離子方程式為3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。由于Cl2與NaOH溶液的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為了減少NaClO3的生成，應(yīng)控制溫度不超過40℃、減慢反應(yīng)速率；實驗中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是：緩慢通入Cl2。

【練習2】硒(Se)和銅(Cu)在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。硒可以用作光敏材料、電解錳行業(yè)的催化劑，也是動物體必需的營養(yǎng)元素和對植物有益的營養(yǎng)元素等。氯化亞銅(CuCl)廣泛應(yīng)用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系，在潮濕空氣中易水解氧化。以海綿銅(主要成分是Cu和少量CuO)為原料，采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)CuCl的工藝過程如下所示：

?

氯化亞銅產(chǎn)率與溫度、溶液pH關(guān)系如下圖所示。據(jù)圖分析，流程化生產(chǎn)氯化亞銅的過程中，溫度過低影響CuCl產(chǎn)率的原因是____________________________________；溫度過高、pH過大也會影響CuCl產(chǎn)率的原因是_______________________________。

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【答案】據(jù)圖分析，流程化生產(chǎn)氯化亞銅的過程中，溫度過低影響CuCl產(chǎn)率的原因是溫度過低反應(yīng)速率慢；溫度過高、pH過大也會影響CuCl產(chǎn)率的原因是溫度過高、pH過大，容易向CuO和Cu2O轉(zhuǎn)化，且溫度過高，銨鹽(氯化銨，亞硫酸銨)易受熱分解；

【練習3】呋喃()為無色液體，沸點為32 ℃，難溶于水，主要用于有機合成或用作溶劑，工業(yè)上可用呋喃甲醛制備呋喃。某興趣小組設(shè)計實驗探究其制備方法，實驗原理及實驗步驟如圖：

①2+NaOH→+ΔH<0

②

實驗步驟：

①取一定量的氫氧化鈉溶液于燒杯中，在不斷攪拌下，慢慢滴加4.8 g呋喃甲醛，控制反應(yīng)溫度在8~12℃。滴加完畢后繼續(xù)在上述溫度下攪拌20min，反應(yīng)完全后得黃色漿狀物，在攪拌下加入少量的水使固體完全溶解。然后用乙醚萃取，分液。

②取水層液體，加入鹽酸，攪拌、過濾、提純、干燥，得到呋喃甲酸。

③將制得的呋喃甲酸加入如圖裝置(部分裝置省略)中進行脫羧處理，得到呋喃1.1 g。

?

（2）步驟①的關(guān)鍵是控制溫度在8~12 ℃，采取的最好措施是磁力攪拌、___________________；簡述步驟①中溫度不能過高或過低的原因是___________________________。

【答案】（2）將燒杯置于冷水浴中 ???溫度過低，反應(yīng)速率太慢，溫度過高，呋喃甲酸鈉產(chǎn)率較低 ?

【解析】控制溫度在8~12 ℃，需將燒杯置于冷水浴中；溫度過低，反應(yīng)速率太慢，溫度過高，副產(chǎn)物增多，呋喃甲酸鈉產(chǎn)率較低，故答案為：溫度過低，反應(yīng)速率太慢，溫度過高，呋喃甲酸鈉產(chǎn)率較低。

【習題4】【2017新課標2卷】丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。正丁烷（C4H10）脫氫制1-丁烯（C4H8）的熱化學方程式如下：①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ??ΔH1=+123kJ·mol?1

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圖（c）為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是___________、____________；590℃之后，丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是_____________。

【答案】升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進行；溫度升高反應(yīng)速率加快；丁烯高溫裂解生成短鏈烴類

【解析】根據(jù)圖(c)，590℃之前，溫度升高時反應(yīng)速率加快，生成的丁烯會更多，同時由于反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，平衡體系中會含有更多的丁烯。而溫度超過590℃時，由于丁烷高溫會裂解生成短鏈烴類，所以參加反應(yīng)①的丁烷也就相應(yīng)減少。

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5．蒸餾分離物質(zhì)

【練習1】實驗室可用環(huán)己醇制備環(huán)己酮，使用的氧化劑可以是次氯酸鈉、重鉻酸鉀等。

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已知：環(huán)己醇沸點：160.8℃，微溶于水；

環(huán)己酮沸點：155.6℃，微溶于水；

醋酸沸點117.9℃，和水以任意比例互溶。

用如圖對粗產(chǎn)品進行精制，蒸餾收集_____________℃的餾分。

?

【答案】155.6 ????

【解析】環(huán)己酮的沸點：155.6℃，所以收集155.6℃的餾分。

【練習2】以環(huán)己醇制備環(huán)己烯：

?

密度（g/cm3）

熔點（℃）

沸點（℃）

溶解性

環(huán)己醇

0.96

25

161

能溶于水

環(huán)己烯

0.81

－103

83

難溶于水

收集產(chǎn)品時，控制的溫度應(yīng)在________________左右，實驗制得的環(huán)己烯精品質(zhì)量低于理論產(chǎn)量，可能的原因是 _______

A．蒸餾時從70℃開始收集產(chǎn)品

B．環(huán)己醇實際用量多了

C．制備粗品時環(huán)己醇隨產(chǎn)品一起蒸出

【答案】83oC ???C ??

【解析】因為環(huán)己烯的沸點為83℃，所以控制的溫度應(yīng)在83℃左右；

A.蒸餾時從70℃開始收集產(chǎn)品，則產(chǎn)品的質(zhì)量高，A錯誤；

B.環(huán)己醇實際用量多了，會使產(chǎn)品的量增加，B錯誤；

C.制備粗品時環(huán)己醇隨產(chǎn)品一起蒸出，會使生成的環(huán)乙烯量減少，C正確。

?

6．趁熱過濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量

【練習1】實驗室通常是在NH3和NH4Cl存在條件下，以活性炭為催化劑，用H2O2氧化CoCl2溶液來制備三氯化六氨合鈷[Co(NH3)6]Cl3，該反應(yīng)屬于大量放熱的反應(yīng)。某小組用如圖所示裝置制備[Co(NH3)6]Cl3，實驗步驟如下：

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Ⅰ．稱取研細的CoCl2?6H2O10.0g和NH4Cl5.0g于燒杯中溶解，將溶液轉(zhuǎn)入三頸燒瓶，加入25mL濃氨水和適量活性炭粉末，逐滴加入5mL30%的H2O2溶液。

Ⅱ．用水浴將混合物加熱至60℃，恒溫20分鐘，然后用冰水浴冷卻，充分結(jié)晶后過濾。

Ⅲ．將沉淀溶于熱的鹽酸中，趁熱過濾，濾液中加適量濃鹽酸并冷卻結(jié)晶。

Ⅳ．過濾、用乙醇洗滌晶體并在105℃條件下烘干。

（5）步驟Ⅲ中趁熱過濾的主要目的是__________________________________________。

【答案】除去活性炭并防止產(chǎn)品析出 ?

【解析】（5）步驟Ⅲ中，若過濾時間長，濾液溫度降低多，[Co(NH3)6]Cl3會在過濾過程中結(jié)晶析出，所以需趁熱過濾，主要目的是除去活性炭并防止產(chǎn)品析出；為獲得更多的產(chǎn)品，可利用同離子效應(yīng)，降低產(chǎn)品的溶解度，由此得出濾液中加適量濃鹽酸的主要目的是增大氯離子濃度，有利于析出[Co(NH3)6]Cl3。

【練習2】將上述粗產(chǎn)品冷卻后加入40ml?的氫氧化鈉水溶液，再加90ml水，加熱活性炭脫色，趁熱過濾、冷卻。

趁熱過濾的目的____________________________。

【答案】防止肉桂酸鈉結(jié)晶而析出堵塞漏斗 ??

【解析】溫度低，肉桂酸鈉的溶解度降低，會結(jié)晶析出晶體，所以趁熱過濾的目的是防止肉桂酸鈉結(jié)晶而析出堵塞漏斗。

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7．該溫度下反應(yīng)的結(jié)果已經(jīng)較好，不需要繼續(xù)變溫

【練習1】鈦酸鋰電池應(yīng)用廣泛， 電池放電后負極材料主要含有Li4Ti5O12、 鋁箔及少量Fe， 可通過下列工藝流程回收鈦、 鋰。回答下列問題：

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萃取時， 溫度對萃取率的影響如圖所示。由圖分析知實驗時選擇在常溫下進行即可， 理由是__。

?

【答案】由溫度對萃取率的影響圖可知，常溫下鈦的萃取率已經(jīng)比較高(90%以上)，溫度升高對萃取率的增加幅度很小，所以不必升溫，實驗時選擇在常溫下進行即可，

【練習2】高鐵酸鉀(K2FeO4)是新型多功能水處理劑。圖1為不同的溫度下，不同質(zhì)量濃度的Fe(NO3)3對K2FeO4生成率的影響。

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工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為_____________________。

【答案】26℃ ?

【解析】26℃攝氏度時，溫度是最佳的。

?

【綜合練習1】工業(yè)上以石煤(主要成分為V2O3，含有少量SiO2、P2O5等雜質(zhì))為原料制備釩的主要流程如圖：

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已知：①NH4VO3難溶于水。②Ksp(MgSiO3)=2.4×10-5，Ksp[Mg3(PO4)2]=2.7×10-27。

（1）焙燒：通入空氣的條件下，向石煤中加純堿焙燒，將V2O3轉(zhuǎn)化為NaVO3的化學方程式為________________________________________________。

（2）除硅、磷：

①用MgSO4溶液除硅、磷時，Si、P會形成Mg3(PO4)2、MgSiO3沉淀。若沉淀后溶液中c(PO)=1.0×10-8mol?L-1，則c(SiO)=____________mol?L-1。

②如圖所示，隨著溫度升高，除磷率下降，其原因是Mg3(PO4)2溶解度增大、___________________________；隨著溫度升高，除硅率升高，其原因是______________________________。

?

（3）沉釩：此過程反應(yīng)溫度需控制在50℃左右，溫度不能過高的原因為_____________________。

（4）灼燒：在灼燒NH4VO3的過程中，固體的殘留率(×100%)隨溫度變化的曲線如圖所示，則A~B段發(fā)生反應(yīng)的方程式為____________________________________。

??

【答案】（1）Na2CO3+O2+V2O32NaVO3+CO2????

（2）①0.08 ???②促進Mg2+水解生成Mg(OH)2；促進水解生成硅酸沉淀 ???促進SiO水解生成硅酸沉淀 ???

（3）NH4Cl受熱會分解 ???

（4）2HVO3V2O5+H2O ???

【分析】

根據(jù)已知信息，流程第一步焙燒時V2O3、SiO2、P2O5依次轉(zhuǎn)化為NaVO3、Na2SiO3、Na3PO4，第三步加入MgSO4生成MgSiO3、Mg3(PO4)2沉淀，NaVO3進入后續(xù)步驟，在第四步生成NH4VO3沉淀，再經(jīng)過灼燒、還原得到釩單質(zhì)。

【解析】

（1）依據(jù)V2O3反應(yīng)生成NaVO3，V元素化合價升高，需要氧化劑，故空氣中O2要參與反應(yīng)，即V2O3 + Na2CO3+O22NaVO3+CO2。

（2）①Ksp[Mg3(PO4)2]==2.7×10-27，解之得，由Ksp(MgSiO3)=?=2.4×10-5，解得。

②?，升溫促進促進Mg2+水解，導致沉淀溶解平衡右移，故除磷率下降；?，升溫促進?水解成H2SiO3，沉淀溶解平衡右移，但H2SiO3是沉淀，故除硅率升高。

（3）NH4Cl受熱易分解，故溫度不能過高。

（4）設(shè)NH4VO3為1mol，即117g，起始到A點失去質(zhì)量=117g×(1-85.47%) ≈ 17g，結(jié)合銨鹽受熱分解一般產(chǎn)生NH3，故推測A物質(zhì)為HVO3，酸分解一般產(chǎn)生氧化物和水，故推測B點為VOx，根據(jù)V元素守恒n(VOx)=1mol，則(51+16x)g/mol×1mol=117g×77.78%，解得x=2.5，故B點為：VO2.5，即V2O5，所以A到B段方程式為：2HVO3V2O5+H2O。

?

【綜合練習2】實驗室以含鎳廢料(主要成分為NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)為原料制備NixOy和碳酸鈷(CoCO3)的工藝流程如圖。

?

請回答以下問題：

（1）“濾渣Ⅰ”主要成分是___________，“酸浸”過程中鎳的浸出率與溫度和時間的關(guān)系如圖1所示，酸浸的最佳溫度和時間是___________。

?

（4）資料顯示，硫酸鎳結(jié)晶水合物的形態(tài)與溫度有如表關(guān)系。

溫度

低于30.8℃

30.8℃～53.8℃

53.8℃～280℃

高于280℃

晶體形態(tài)

NiSO4?7H2O

NiSO4?6H2O

多種結(jié)晶水合物

NiSO4

從NiSO4溶液獲得穩(wěn)定的 NiSO4?6H2O晶體的操作依次是蒸發(fā)濃縮、_____________________________。

（5）NiSO4?6H2O晶體煅燒時剩余固體質(zhì)量與溫度變化曲線如圖2，該曲線中B段所表示氧化物的化學式為_________________。

【答案】（1）SiO2、BaSO4????70 ℃和120 min ?

（4）冷卻至30.8℃～53.8℃之間時結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥 ???

（5）Ni2O3????

【解析】

（1）由上述分析可知，“濾渣I" 主要成分為SiO2、BaSO4；由圖1可知酸浸時溫度越低，鎳浸出率越高越好。由圖示可知酸浸的最佳溫度和時間是70℃和120 min；

（4）從NiSO4溶液獲得NiSO4·6H2O晶體的操作依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻至30.8℃～53.8℃之間時結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到NiSO4·6H2O晶體；

（5）26.3 g NiSO4·6H2O晶體的物質(zhì)的量為n(NiSO4·6H2O)=，由圖可知0.1 mol NiSO4·6H2O晶體中含有Ni的物質(zhì)的量為0.1 mo1，其質(zhì)量為m(Ni)=5.9 g，晶體受熱分解失去結(jié)晶水，再分解生成NixOy，其質(zhì)量為8.3 g，則其中含有O的質(zhì)量為m(O)=8.3 g-5.9 g=2.4 g，所以n(O) =，即x：y=0.1 mol:0.15 mol=2:3，B點氧化物的化學式為Ni2O3。

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