專項(xiàng)04-溫度條件的控制(原卷版)

備戰(zhàn)2022年高考化學(xué)－工藝流程專項(xiàng)復(fù)習(xí)系列專項(xiàng)4－溫度條件的控制一．升高溫度1．促進(jìn)某些離子的水解，如高價金屬陽離子，易水解的陰離子【練習(xí)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: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(dá)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(diǎn)即可)?！揪毩?xí)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：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_________________________?！揪毩?xí)3】氯化亞銅是一種重要的化工產(chǎn)品，常用作有機(jī)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：（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(jī)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(dá)到94%，當(dāng)溫度高于65℃時，CuCl產(chǎn)率會下降，其原因可能是______________________________________________________________________________________________?！揪毩?xí)4】TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：溫度/℃3035404550TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率9295979388分析40℃時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因_____________________。2．促進(jìn)平衡向吸熱方向移動【練習(xí)1】二硫化鉬是重要的固體潤滑劑，被譽(yù)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：（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(xué)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_______________________________________。（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(jìn)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“=”)。3．加快反應(yīng)速率或溶解速率【2020新課標(biāo)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?！八峤趸毙枰訜?，其原因是_________________________________________?！揪毩?xí)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(jī)物7%。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)流程如圖：（1）研究溫度對“降解”過程中有機(jī)物去除率的影響，實(shí)驗(yàn)在如圖1所示的裝置中進(jìn)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(jī)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(qiáng)；______________________________________。【練習(xí)3】“浸取”步驟中，能加快浸取速率的方法有___________(任寫兩種)。4．使沸點(diǎn)相對低的原料氣化，或者降低在溶液中的氣體溶解度【練習(xí)1】實(shí)驗(yàn)室用如圖所示的裝置模擬燃煤煙氣脫硫?qū)嶒?yàn)：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___________________________?！揪毩?xí)2】以甲酸和碳酸鉀為原料生產(chǎn)二甲酸鉀，實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)條件對產(chǎn)品回收率的影響如下：表1反應(yīng)溫度對產(chǎn)品回收率的影響反應(yīng)溫度（℃）20304050607080產(chǎn)品回收率（%）75．678．480．682．683．182．173．7②實(shí)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___________________________________________?！揪毩?xí)3】實(shí)驗(yàn)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：配制NaOH溶液時使用的蒸餾水通常要煮沸，其目的是__________________________________。【練習(xí)4】四氯化錫用作媒染劑和有機(jī)合成上的氯化催化劑，實(shí)驗(yàn)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：②無水四氯化錫是無色易流動的液體，熔點(diǎn)-33℃，沸點(diǎn)114.1℃。實(shí)驗(yàn)制得的SnCl4中因溶解了C12而略顯黃色，提純SnCl4的方法是________________?！揪毩?xí)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(shí)現(xiàn)Ca2+、Mg2+的分離。碳化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，化學(xué)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___________________________。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(xí)1】物質(zhì)的分離與提純是化學(xué)的重點(diǎn)，請根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，分別選擇相應(yīng)的操作和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置：

（1）除去氯化鈉晶體中的碳酸鈉：______、______（分別填操作序號及實(shí)驗(yàn)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(diǎn)118℃）和乙酸乙酯（沸點(diǎn)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：_______、_______。二．降低溫度1．防止某物質(zhì)在高溫時會分解（或溶解）【練習(xí)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：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_____________________?！揪毩?xí)2】【2018北京卷】磷精礦濕法制備磷酸的一種工藝流程如下：已知：磷精礦主要成分為Ca5(PO4)3(OH)，還含有Ca5(PO4)3F和有機(jī)碳等。溶解度：Ca5(PO4)3(OH)<CaSO4·0.5H2O（1）H2O2將粗磷酸中的有機(jī)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(jī)碳脫除率如圖所示。80℃后脫除率變化的原因：____________________?！揪毩?xí)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：“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____________________________。【練習(xí)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：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___________________________________________________?！揪毩?xí)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：（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M(fèi)nS2O6的生成，“浸錳”的適宜溫度是___________________________。（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___________________________________________________________________。2．使化學(xué)平衡向著放熱方向移動【練習(xí)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(jī)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：______________________________________．3．使某個沸點(diǎn)高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離【練習(xí)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(jì)的提純和綜合應(yīng)用流程如下：（注：SiCl4的沸點(diǎn)是57.6oC，金屬氯化物的沸點(diǎn)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(xué)反應(yīng)方程式為：_____________________。4．降低晶體的溶解度，減少損失?！揪毩?xí)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：已知：碳酸鋰的溶解度為（g/L）溫度010203040506080100Li2CO31.541.431.331.251.171.081.010.850.72（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(jìn)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______________?！揪毩?xí)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。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：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10min，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_______________________________________________________________________________________________。5．減少能源成本，降低對設(shè)備的要求【練習(xí)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）”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：與“路布蘭法”相比，“聯(lián)合制堿法’的優(yōu)點(diǎn)之一是_________________________。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】（1）廢渣浸取在如圖所示的裝置中進(jìn)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(dǎo)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(shí)驗(yàn)中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作有。2．控制固體的溶解與結(jié)晶【習(xí)題1】【2017新課標(biāo)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(biāo)號）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a．80℃ b．60℃ c．40℃ d．10℃3．使催化劑的活性達(dá)到最好【習(xí)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)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學(xué)方程式如下：①C3H6(g)+NH3(g)+QUOTEO2(g)C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=-515kJ·mol-1②C3H6(g)+O2(g)C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=-353kJ·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(biāo)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4．防止副反應(yīng)的發(fā)生【練習(xí)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(shí)驗(yàn)流程如下：已知：①Cl2+2OH?ClO?+Cl?+H2O是放熱反應(yīng)。②N2H4·H2O沸點(diǎn)約118℃，具有強(qiáng)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(shí)驗(yàn)中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是____________________________________?！揪毩?xí)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_______________________________?！揪毩?xí)3】呋喃()為無色液體，沸點(diǎn)為32℃，難溶于水，主要用于有機(jī)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(jì)實(shí)驗(yàn)探究其制備方法，實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)步驟如圖：①2+NaOH→+ΔH<0②實(shí)驗(yàn)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4.8g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(jìn)行脫羧處理，得到呋喃1.1g。（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___________________________?！玖?xí)題4】【2017新課標(biāo)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(xué)方程式如下：①C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)ΔH1=+123kJ·mol?1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_____________。5．蒸餾分離物質(zhì)【練習(xí)1】實(shí)驗(yàn)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。已知：環(huán)己醇沸點(diǎn)：160.8℃，微溶于水；環(huán)己酮沸點(diǎn)：155.6℃，微溶于水；醋酸沸點(diǎn)117.9℃，和水以任意比例互溶。用如圖對粗產(chǎn)品進(jìn)行精制，蒸餾收集_____________℃的餾分?！揪毩?xí)2】以環(huán)己醇制備環(huán)己烯：密度（g/cm3）熔點(diǎn)（℃）沸點(diǎn)（℃）溶解性環(huán)己醇0.9625161能溶于水環(huán)己烯0.81－10383難溶于水收集產(chǎn)品時，控制的溫度應(yīng)在________________左右，實(shí)驗(yàn)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(shí)際用量多了C．制備粗品時環(huán)己醇隨產(chǎn)品一起蒸出6．趁熱過濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量【練習(xí)1】實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟如下：Ⅰ．稱取研細(xì)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__________________________________________?！揪毩?xí)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____________________________。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(xí)1】鈦酸鋰電池應(yīng)用廣泛，電池放電后負(fù)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?；卮鹣铝袉栴}：萃取時，溫度對萃取率的影響如圖所示。由圖分析知實(shí)驗(yàn)時選擇在常溫下進(jìn)行即可，理由是__?！揪毩?xí)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。工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為_____________________?！揪C合練習(xí)1】工業(yè)上以石煤(主要成分為V