2021-2022年高考化學二輪復習工藝流程題《溫度條件的控制》一．溫度控制的類型及其目的1．升高溫度（1）加快反應速率或溶解速率；（2）促進平衡向吸熱方向（一般是有利于生成物生成的方向）移動；（3）除去受熱不穩定的雜質，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物質；（5）使沸點相對低的物質氣化或升華。2．降低溫度（1）防止某物質在溫度較高時揮發或分解；（2）使化學平衡向吸熱方向移動，從而提高產物的產率；（3）使某個沸點高的產物液化，使其與其他物質分離；（4）降低晶體的溶解度，使其結晶析出。3．控制溫度較為適中（1）既加快反應速率，又防止某種物質溫度過高時會分解或揮發（2）為了使某物質達到沸點揮發出來，而不影響其他物質；（3）使催化劑的活性達到最好，過低活性不夠，過高失活發生副反應。4．常考情境（1）如果題目中出現了包括產物在內的各種物質的溶解度信息，則要根據它們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，尋找合適的結晶分離方法（蒸發結晶或濃縮結晶）。（2）煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離；除去溶解在溶液中的氣體，如氧氣。（3）溫度不高于××℃的原因：適當加快反應速率,但溫度過高會造成(如濃硝酸)揮發，(如H2O2、NH4HCO3)分解，(如Na2SO3)氧化或促進(如AlCl3)水解等，影響產品的生成（4）溫度不低于××℃的原因：加快反應速率或者對于吸熱反應而言可是平衡正移，增加產率。二：練習【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。“酸浸氧化”需要加熱，其原因是___________。【答案】加快酸浸和氧化反應速率（促進氧化完全）【詳解】“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速率（促進氧化完全），故答案為：加快酸浸和氧化反應速率（促進氧化完全）；【2019江蘇】（1）廢渣浸取在如圖所示的裝置中進行。控制反應溫度在60~70℃，攪拌，反應3小時。溫度過高將會導致CaSO4的轉化率下降，其原因是；保持溫度、反應時間、反應物和溶劑的量不變，實驗中提高CaSO4轉化率的操作有。【答案】由于銨鹽具有不穩定性，受熱易分解，所以溫度過高，（NH4）2CO3分解，從而使CaSO4轉化率下降；由于浸取過程中的反應屬于固體與溶液的反應（或發生沉淀的轉化），保持溫度、反應時間、反應物和溶劑的量不變，提高CaSO4轉化率即提高反應速率，結合外界條件對化學反應速率的影響，實驗過程中提高CaSO4轉化率的操作為加快攪拌速率（即增大接觸面積，加快反應速率，提高浸取率）。【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，同時自身也會發生分解。相同投料比、相同反應時間，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：____________________。【答案】圖示是相同投料比、相同反應時間，不同溫度下的有機碳脫除率，80℃前溫度升高反應速率加快，相同時間內有機碳脫除率增大；80℃后溫度升高，H2O2分解速率大，H2O2濃度顯著降低，反應速率減慢，相同條件下有機碳脫除率減小。【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。②N2H4·H2O沸點約118℃，具有強還原性，能與NaClO劇烈反應生成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溶液發生歧化反應生成NaClO3、NaCl和H2O，反應的化學方程式為3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O，離子方程式為3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。由于Cl2與NaOH溶液的反應為放熱反應，為了減少NaClO3的生成，應控制溫度不超過40℃、減慢反應速率；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。【習題】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，如果反應溫度過高，會有明顯的放出氣體現象，原因是_______。【答案】溫度過高，H2O2分解放出氧氣。【習題】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_____________________。【答案】低溫焙燒時，Ag與氧氣轉化為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↑)。【習題】鈦鐵礦主要成分為FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等雜質），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、氨水反應轉化成(NH4)2Ti5O15溶液時，Ti元素的浸出率與反應溫度的關系如圖2所示，反應溫度過高時，Ti元素浸出率下降的原因是___________。【答案】反應溫度過高時，Ti元素浸出率下降的原因是溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸出導致Ti元素浸出率下降。【習題】碳酸鋰廣泛應用于化工、冶金等行業．工業上利用鋰輝石（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℃，反應速率較慢，溫度高于300℃，硫酸揮發較多；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中還需要除去過量的硫酸，增加后續雜質的處理量、增加后續中和酸的負擔；溫度越高，碳酸鋰溶解度降低，減少碳酸鋰溶解，可以增加產率；溶液中硫酸鈉不反應，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。【習題】工業上以軟錳礦(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質)為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳(MnCO3)。其工業流程如下：（1）“浸錳”反應中往往有副產物MnS2O6生成，溫度對“浸錳”反應的影響如右圖所示，為減少MnS2O6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_______。【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；【習題】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KB=1×1038（1）磨礦細度對浸出率的影響如圖所示，依據浸出率應選擇磨礦細度_____為宜。“氰化”環節中，金的溶解速率在80℃時達到最大值，但生產中控制反應液的溫度在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【習題】石墨在材料領域有重要應用。某初級石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質。設計的提純和綜合應用流程如下：（注：SiCl4的沸點是57.6oC，金屬氯化物的沸點均高于150oC）向反應器中通入Cl2前，需通一段時間的N2。高溫反應后，石墨中的氧化物雜質均轉變為相應氯化物。80℃冷凝的目的是：_____________________。②由活性炭得到氣體Ⅱ的化學反應方程式為：_____________________。【答案】高溫下，Si元素轉化成SiCl4，鐵元素轉化成FeCl3，Mg元素轉化成MgCl2，Al元素轉化成AlCl3，SiCl4沸點是57.6℃，MgCl2、FeCl3、AlCl3沸點均高于150℃，加熱到1500℃，MgCl2、FeCl3、AlCl3、SiCl4全部轉化成氣體I，80℃冷凝，SiCl4還是氣體，而MgCl2、FeCl3、AlCl3狀態是固體，便于與SiCl4分開。【習題】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，同時自身也會發生分解。相同投料比、相同反應時間，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：____________________。【答案】圖示是相同投料比、相同反應時間，不同溫度下的有機碳脫除率，80℃前溫度升高反應速率加快，相同時間內有機碳脫除率增大；80℃后溫度升高，H2O2分解速率大，H2O2濃度顯著降低，反應速率減慢，相同條件下有機碳脫除率減小。【習題】硒(Se)和銅(Cu)在生產生活中有廣泛的應用。硒可以用作光敏材料、電解錳行業的催化劑，也是動物體必需的營養元素和對植物有益的營養元素等。氯化亞銅(CuCl)廣泛應用于化工、印染、電鍍等行業。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生產CuCl的工藝過程如下所示：氯化亞銅產率與溫度、溶液pH關系如下圖所示。據圖分析，流程化生產氯化亞銅的過程中，溫度過低影響CuCl產率的原因是____________________________________；溫度過高、pH過大也會影響CuCl產率的原因是_______________________________。【答案】據圖分析，流程化生產氯化亞銅的過程中，溫度過低影響CuCl產率的原因是溫度過低反應速率慢；溫度過高、pH過大也會影響CuCl產率的原因是溫度過高、pH過大，容易向CuO和Cu2O轉化，且溫度過高，銨鹽(氯化銨，亞硫酸銨)易受熱分解；【習題】鈦酸鋰電池應用廣泛，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：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，【習題】鉬酸鈉(Na2MoO4)可與重金屬鹽產生沉淀，是目前應用較多的一種新型水處理劑。利用精鉬礦(主要成分是MoS2，含少量PbS等)來制取鉬酸鈉晶體的工藝流程如下圖所示。（1）焙燒的過程中采用如圖1所示的“多層逆流焙燒”。①多層逆流焙燒的優點是___________(任答兩點)。（2）PbS與H2O2反應時，溫度高于40℃后，反應速率反而減慢，原因是___________。【答案】（1）多層逆流焙燒可增長鉬精礦與空氣接觸的時間和增大接觸面積；（2）H2O2在溫度高于40℃后分解。【習題】氯化亞銅是一種重要的化工產品，常用作有機合成催化劑，還可用于顏料、防腐等工業，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生產CuCl的工藝過程如下：（1）析出的CuCl晶體水洗