化学-高考工艺流程复习系列专题4-温度条件的控制

一、提高温度

1.促进某些离子的水解，如高价金属阳离子和易水解的阴离子。

习题1目前，世界上约80%的新建金矿采用氧化法提金。某厂从炼锌渣中回收金银等贵金属的工艺流程如下图所示:

已知HCN有剧毒，Ka(HCN)=5×10-10，Au++2CN-=[Au(CN)2]-平衡常数KB=1×1038。

在“氰化”过程中，金的溶出率在80℃时达到最大，但生产中反应液的温度控制在10-20℃是因为:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(只答一点)。

温度的升高促进了氰化物的水解，增加了HCN的挥发速率。随着温度的升高，Ca(OH)2的溶解度降低，一些碱从溶液中析出。

？

练习2一个化工厂“使用含有NiO的废物(杂质是Fe2O3，Fe2O3，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO，NiO。曹？由氧化铜等制备羟基氧化镍(2 nio oh·H2O)的工艺流程。如下图所示:

如图所示，酸浸时镍的浸出率与温度的关系为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _℃。如果酸浸时温度控制在80℃左右，滤渣1中会含有一定量的Ni(OH)2，其原因可能是_ _ _ _ _ _。

回答70？随着温度的升高，Ni2+的水解程度增加，从而形成一定量的Ni(OH)2沉淀。

分析表明，温度在70℃左右时，镍的浸出率较高，因此酸浸的适宜温度为70 ℃;；Ni2+能水解生成Ni(OH)2，加热能促进水解，所以80℃左右滤渣1中会有一定量的Ni(OH)2。

练习3氯化亚铜是一种重要的化工产品，常用作有机合成的催化剂，也可用于颜料、防腐等行业。不溶于H2SO4、HNO3和酒精，微溶于水，溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水解氧化成绿色碱式氯化铜[Cu2(OH)3Cl]。以海绵铜(主要由Cu和少量CuO组成)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产氯化铜的工艺流程如下:

沉淀的CuCl晶体(1)应在水洗后立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥器中于70℃干燥2h，冷却并密封。70℃真空干燥密封包装的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

(2)该图显示了在最佳反应物配比下，反应温度对CuCl产率的影响。从图中可以看出，当溶液温度控制在60℃时，CuCl的收率可以达到94%，当温度高于65℃时，CuCl的收率会下降，这可能是由_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _引起的。

回答(1)真空干燥可以加速乙醇和水的挥发，密封包装可以防止CuCl在潮湿空气中水解氧化。

(2)由于CuCl的产率在60℃时最高，根据资料，随着温度的升高，促进了CuCl的水解，加快了CuCl的氧化速率。

实施例4通过使4TiO2 xH2O沉淀与过氧化氢和氨水反应40分钟获得的实验结果如下表所示:

温度/℃

30

35

40

45

50

TiO _ 2·xh2o转化率

92

95

97

93

88

分析TiO2 xH2O在40℃时转化率最高的原因。

答案是40℃时的TiO2？xH2O的转化率最高，因为低于40℃，TiO2？xH2O转化的反应速率随着温度的升高而增加。当温度超过40℃时，过氧化氢分解，氨气逸出，导致TiO2？xH2O转化的反应速率降低。

40℃时TiO2的分析xH2O的转化率最高，因为低于40℃，TiO2？xH2O转化的反应速率随着温度的升高而增加。当温度超过40℃时，过氧化氢分解，氨气逸出，导致TiO2？xH2O转化的反应速率降低。

？

2.促进天平向吸热方向移动

运动1二硫化钼是一种重要的固体润滑剂，被誉为“高级固体润滑剂之王”。由低品位辉钼矿(含二硫化钼、二氧化硅和硫化铜等杂质)制备高纯二硫化钼的生产工艺如图所示:

(4)从图中分析可知，产生三硫化钼沉淀过程中的最佳温度和时间是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _和

(5)从低级原料制备高纯度产品是工业生产中的普遍原则。如图所示，反应[Ni(s)+4CO(g)

答案(4)40℃，30分钟？当温度过低时，MoS42-+2H+发生反应

分析(4)根据图像，Mos3的析出率在40℃和30 min时达到最大，最佳温度和时间分别为40℃和30min。当温度过低时，MoS42-+2H+发生反应

(5)[镍离子+钴离子]

？

3.加快反应速度或溶解速度。

2020年新课标ⅰ钒有着广泛的用途。在粘土钒矿中，钒以+3、+4和+5价的化合物存在，还包括钾和镁的铝硅酸盐，以及SiO2和Fe3O4。以下工艺流程可用于从粘土钒矿制备NH4VO3。

“酸浸氧化”需要加热是因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

答:加快酸浸氧化反应速度(促进完全氧化)

“酸浸氧化”的分析需要加热。原因是:提高温度，加快酸浸氧化反应速度(促进完全氧化)，所以答案是:加快酸浸氧化反应速度(促进完全氧化)；

(1)研究了“降解”过程中温度对有机物去除率的影响。实验是在如图1所示的装置中进行的。

①当温度从60℃上升到95℃时，有机物的去除率从29%上升到58%。可能的原因是:MnO2的氧化能力随温度的升高而增加；______________________________________。

温度升高，反应速率加快。

分析①随着温度的升高，反应速度加快，相同时间内有机物反应更多，去除率增加。

在练习3的“浸出”这一步，有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(任意写两个)方法可以加快浸出速度。

答案是粉碎橄榄石尾矿，适当提高盐酸浓度，适当提高反应温度。

在分析“浸出”的步骤中，可以加快浸出速度的方法有:粉碎橄榄石尾矿，适当提高盐酸浓度，适当提高反应温度。

？

4.沸点相对较低的原料的气化，或气体在溶液中溶解度的降低。

练习1实验室模拟燃煤烟气脱硫实验，装置如图所示:

发现石灰石浆液的脱硫效率受pH和温度的影响。当燃煤烟气流速一定时，脱硫效率与石灰石浆液pH值的关系如图所示。当pH为5.6时，脱硫效果最好，石灰石浆液。

石灰石的溶解度降低，并且

从脱硫效率与石灰石浆液pH值的关系图可知，pH值为5.6时脱硫效果最好，石灰石的溶解度随着pH值的升高而降低。

在练习2中，由甲酸和碳酸钾生产二羧酸钾。如下测量反应条件对产物回收率的影响:

表1反应温度对产品回收率的影响

反应温度(℃)

20

30

40

50

60

70

80

产品回收率(%)

75.6

78.4

80.6

82.6

83.1

82.1

73.7

(2)实际生产二羧酸钾的最佳反应条件是反应温度应控制在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _℃从表1可以看出，反应温度过高，反应收率会下降，原因可能是_ _ _ _ _ _ _ _。

答案是温度过高时甲酸挥发。

从表1分析可以看出，温度控制在50℃~60℃时，二羧酸钾的收率较高。如果温度过高，反应回收率会降低。原因可能是甲酸易挥发，温度过高甲酸挥发。

练习3在实验室用FeSO4 _ 4溶液和NaOH溶液制备Fe(OH)2。该装置如图所示。请回答以下问题:

配制NaOH溶液时，一般用蒸馏水煮沸，其目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

答案是去除水中的溶解氧。

硫酸亚铁容易氧化变质，所以配制NaOH溶液时，要排除溶液中的氧气，加热溶液可以除去溶解氧。

练习4四氯化锡在有机合成中用作媒染剂和氯化催化剂。实验室制备四氯化锡的反应、装置示意图及相关资料数据如下:

(2)无水四氯化锡为无色液体，易流动，熔点为-33℃，沸点为114.1℃。

实验SnCl4由于C12的溶解而略显黄色，提纯SnCl4的方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

回答加热蒸馏

分析:由于SnCl4的沸点为114.1℃，如果实验SnCl4因C12的溶解而略呈黄色，则提纯SnCl4的方法是加热蒸馏。

练习5白云石的主要成分是CaCO3 MgCO3，在我国分布很广。白云石生产的钙镁系列产品用途广泛。白云石煅烧熔融后得到钙镁氢氧化物，然后碳化分离Ca2+和Mg2+。碳化是放热反应，化学方程式如下:Ca(OH)2+Mg(OH)2+3CO2。

碳化温度保持在50~60℃。高温不利于碳化反应，因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。低温不利于碳化反应，因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

答案是二氧化碳的溶解度小；碳酸氢镁分解，反应速率小。

该反应是放热且可逆的。温度过高时，平衡向反应相反方向移动，二氧化碳溶解度降低，导致钙镁离子分离作用减弱。Mg(HCO3)2容易分解，温度过高时分解。温度过低时，反应速率过低，导致产品消耗时间过长，不利于碳化反应。所以答案是:二氧化碳溶解度小，碳酸氢镁分解；反应速率很小。

？

5.去除热不稳定的杂质，如NH 4 HCO 3、NH4(CO 3) 2、KMnO 4、NH 4 C1等。

1物质的分离纯化是化学研究的重点。请根据以下实验目的选择相应的操作和实验装置。以下是操作:

A.蒸馏？b .结晶c .加入适量的水，过滤？d .加热(或燃烧)？e .加入适量盐酸，蒸发？f .萃取和液体分离？液体分离h .升华

以下是实验装置:

(1)从氯化钠晶体中除去碳酸钠:_ _ _ _ _ _ _(分别填写操作序号和实验装置图号，下同)。

(2)除去碳酸钙中的氯化钠:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

(3)分离乙酸(沸点118℃)和乙酸乙酯(沸点77.1℃)(两者互溶)的混合溶液:_ _ _ _ _ _ _ _。

(4)从溴水中提取溴:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

(5)除去氧化钙中的碳酸钙:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

(6)分离固体盐和碘的方法:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

答e？2 ?c？1 ?答？5 ?f？4 ?d？3 ?h？6 ?

分析

(1)碳酸钠与盐酸反应生成NaCl，然后加入适量盐酸，可通过蒸发分离，对应装置2，故答案为E；2;

(2)碳酸钙不溶于水，氯化钠晶体溶于水，可选择过滤法分离，对应装置1，故答案为c；1;

(3)两者互溶，但沸点不同，故选择蒸馏分离，对应装置5，故答案为A；5;

(4)溴不溶于水，溶于有机溶剂，故选择萃取分液，对应装置4，故答案为f；4;

(5)碳酸钙高温分解生成氧化钙时，选择加热分解法去除杂质，对应装置3，故答案为d；3;

(6)碘容易升华，故选用升华法分离固体盐和碘，对应装置6，故答案为H；6。

？

第二步:降低温度

1.防止物质在高温下分解(或溶解)

实践1电解精炼铜的阳极泥主要含有Ag、Au等贵金属。以下是从精铜阳极泥中回收银和金的流程图:

铜阳极泥氧化时，采用“低温焙烧”而不是“高温焙烧”的原因是_ _ _ _ _？______________。

回答低温焙烧时，Ag和氧气转化为Ag2O，高温时，氧化银分解生成Ag和氧气。所以答案是:高温焙烧时，生成的Ag2O分解为Ag和O2(或2G2O。

练习22018北京卷磷精矿湿法制备磷酸的工艺流程如下:

已知磷精矿的主要成分是Ca5(PO4)3(OH)，还含有Ca5(PO4)3F和有机碳。溶解度:ca5(po4)3(oh)< caso 4·0·5h2o

(1)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化成CO2进行脱除，同时会自行分解。在相同的进料比、相同的反应时间和不同的温度下，有机碳的去除率如图所示。80℃后去除率变化的原因:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

答案是，在相同的投料比、相同的反应时间和不同的温度下，有机碳的去除率是相同的，在80℃之前，反应速率随着温度的升高而加快

练习3从铜阳极泥(主要含铜、银、金和少量镍)中分离提取多种金属元素的工艺流程如下:

“铜分离”，如果反应温度过高，会有明显的气体释放现象，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

答案是温度过高时，H2O2分解释放出氧气。

练习5钛铁矿的主要成分是FeTiO3(含有少量MgO、SiO2等杂质)。Li4Ti5O12和LiFePO4是锂离子电池的电极材料，可用钛铁矿制备。工艺流程如下:

当固体TiO2 _ 2与过氧化氢和氨水反应转化为(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图2所示。当反应温度过高时，Ti元素浸出率降低的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

解决办法是，由于高温、过氧化氢分解和氨气逸出，钛元素的浸出率降低。

练习6以软锰矿(主要由MnO2组成，含有少量SiO2、Fe2O3等杂质)为原料制备高性能的碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:

(1)锰浸出反应中，往往会产生副产物MnS2O6，温度对锰浸出反应的影响如右图所示。为了减少MnS2O6的生成，浸出锰的适宜温度为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

(2)向过滤ⅱ得到的滤液中加入碳酸氢铵溶液时，温度应控制在30-35℃，温度不宜过高的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _的缘故

答案是(1)90℃。(2)铵盐受热分解，在过滤得到的滤液中加入碳酸氢铵溶液，之所以控制温度在30-35℃，是为了防止NH4HCO3受热分解，提高原料利用率；

？

2.将化学平衡向放热方向移动。

练习1苯酚乙酸酯的制备:混合

①用冰块代替水的可能原因是:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

答案是反应是放热的，碎冰的低温有利于酯的形成。

解析①碎冰温度低有利于酯的形成，所以答案是:反应是放热的，碎冰温度低有利于酯的形成。

？

3.将高沸点的产品液化，并与其他物质分离。

练习1石墨在材料领域有着重要的应用。一些原生石墨含有杂质，如二氧化硅(7.8%)、三氧化二铝(5.1%)、三氧化二铁(3.1%)和氧化镁(0.5%)。本设计的净化及综合应用流程如下:

(注:SiCl4的沸点是57.6？c、金属氯化物的沸点都高于150？c)

在将Cl2引入反应器之前，应该引入N2一段时间。经过高温反应，石墨中的氧化物杂质转化为相应的氯化物。80℃冷凝的目的是:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。②活性炭获得气体ⅱ的化学反应方程式为:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

在高温下，硅元素转化为SiCl4，铁元素转化为FeCl3，镁元素转化为MgCl2，铝元素转化为AlCl3。SiCl4沸点为57.6℃，MgCl2、FeCl3、AlCl3沸点均高于150℃，加热至1500℃。MgCl2、FeCl3、AlCl3和SiCl4都转化为气体I，并在80℃下冷凝。SiCl4仍然是气体，而MgCl2、FeCl3、AlCl3是固体，便于与SiCl4分离。

？

4.降低晶体的溶解度，减少损失。

习题1碳酸锂广泛应用于化工、冶金等行业。从锂辉石(Li2Al2Si4Ox)制备碳酸锂的工业流程如下图所示:

已知碳酸锂的溶解度为(克/升)。

温度

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)硫酸化焙烧温度控制在250-300℃之间， 而主要原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _焙烧中硫酸的用量应 控制在理论用量的l15%左右，加入过多硫酸的副作用是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

(2)“锂析出”需要在95℃以上进行，主要是因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _的原因

答案(1)硫酸化焙烧的温度控制在250℃-300℃之间，主要是温度低于250℃，反应速度慢，温度高于300℃，硫酸挥发较多；焙烧中硫酸的用量控制在理论用量的115%左右。硫酸加入过多的副作用是后续去除过量的硫酸，增加后续杂质的处理能力，增加后续中和酸的负担。

(2)温度越高，碳酸锂的溶解度越低，可以提高产率；硫酸钠在溶液中不反应，所以碳酸钠要过量使用，少量碳酸锂溶解在溶液中。过滤碳酸锂得到的母液主要含有硫酸钠，也可能含有碳酸钠和碳酸锂。过滤碳酸锂得到的母液主要含有硫酸钠，也可能含有碳酸钠和碳酸锂。所以“沉锂”需要在95℃以上进行，主要是温度越高，碳酸锂的溶解度越低，产率越高；过滤碳酸锂得到的母液主要含有硫酸钠，也可能含有碳酸钠和碳酸锂。

练习2废旧电池材料的主要成分是钴酸锂(LiCoO2)，还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物。回收过程如图，最终可以得到Co2O3和锂盐。

已知CoC2O4 2H2O微溶于水，随着温度的升高溶解度逐渐增大，能与过量的c2o 4 2-离子形成Co(c2o 4)N2(n-1)-并溶解。

(4)“钴沉淀”过程中，(NH4)2C2O4加入量(图A)、沉淀反应温度(图B)与钴沉淀速率的关系如下:

(1)随着N (C2O42-): N (CO2+)比值的增加，钴的析出量先逐渐增加，然后逐渐减少_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

②当沉淀反应时间为10 min，温度在50℃以上时，钴沉淀率随温度升高而降低的可能原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

答案①过量的C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-并溶解？②其溶解度随温度升高而增加？

分析①随着N (C2O42-): N (Co2+)比值的增加，多余的C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-并溶解，钴的析出先逐渐增加后逐渐减少；

②沉淀反应时间为65438±00min。当温度高于50℃时，溶解度随温度的升高而增加。

？

5.降低能源成本，降低对设备的要求。

习题1目前纯碱工业生产常用的方法是“联碱生产法(侯氏纯碱生产法)”

世界上最早的碳酸钠工业生产方法是“卢布兰法”，其工艺流程如下:

“联碱生产工艺”与卢布兰工艺相比，优点之一是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

原料利用率高，反应温度低，能耗低？

根据对流程的分析可以看出，卢布兰法是利用盐晶体在600°C至700°C与浓硫酸反应生成硫酸钠和氯化氢，再利用C在1000°C与石灰石和硫酸钠反应生成碳酸钠；侯开发联碱生产方法是将氨和CO2直接通入饱和氯化钠溶液中，得到氯化铵和碳酸氢钠晶体，碳酸氢钠分解制得纯碱。

？

？

3.温度控制(水浴或油浴温度控制)

1.防止物质在温度过高时分解或挥发。

2019江苏实验室利用工业废渣(主要含有CaSO4 2H2O，但也含有少量SiO2、Al2O3和Fe2O3)制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体。实验过程如下:

(1)废渣的浸出在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70℃，搅拌反应3小时。如果温度过高，CaSO4的转化率会降低。原因是什么？；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变。实验中有哪些提高CaSO4转化率的操作？。

答案是铵盐不稳定，受热容易分解，所以温度过高，(NH4)2CO3分解，从而降低CaSO4的转化率。因为浸出过程中的反应属于固液反应(或沉淀转化)，保持温度、反应时间、反应物和溶剂用量不变，提高CaSO4转化率就是提高反应速率。结合外界条件对化学反应速率的影响，实验过程中提高CaSO4转化率的操作是加快搅拌速率(即增加接触面积，加快反应速率，提高浸出率)。

？

2.控制固体的溶解和结晶

习题12017新课标第三册重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般以铬铁矿为原料制备。铬铁矿的主要成分是FeO Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备过程如图所示:

有关物质的溶解度如图所示。添加到“滤液3”