2023屆高中化學(xué)人教版二輪專題復(fù)習(xí)第56講-流程中的溫度控制（學(xué)案）

第56講-流程中的溫度控制知識(shí)重構(gòu)1.反應(yīng)條件的控制在生產(chǎn)流程中的分析思路通過對(duì)比分析生產(chǎn)流程中原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，理清生產(chǎn)流程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離提純產(chǎn)品的化工工藝，明確在中間的分離提純環(huán)節(jié)中，需要除去哪些元素，從而有針對(duì)性的對(duì)濾渣、濾液的成分及產(chǎn)生的原理進(jìn)行分析，進(jìn)而有助于準(zhǔn)確分析反應(yīng)條件（如溫度、壓強(qiáng)、pH、原料配比、催化劑等）的控制。2.溫度對(duì)物質(zhì)性質(zhì)（物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)）的影響（1）關(guān)注易分解物質(zhì)：雙氧水、氨水、銨鹽、硝酸、次氯酸、硝酸鹽、草酸及草酸鹽以及信息中給出的易分解物質(zhì)。（2）關(guān)注易揮發(fā)物質(zhì)：氨水、硝酸、鹽酸等易揮發(fā)物質(zhì)等沸點(diǎn)較低物質(zhì)。（3）關(guān)注易被氧化物質(zhì)：醛類、酚類、含F(xiàn)e（Ⅱ）的化合物、Na2S、Na2SO3、KI以及信息中給出的易被氧化物質(zhì)。3.溫度在反應(yīng)原理機(jī)理中的影響（1）溫度對(duì)反應(yīng)速率或固體溶解速率的影響①制備物質(zhì)時(shí)，常使用加熱的方法加快反應(yīng)速率；②原料的預(yù)處理階段，升溫可以提高浸取速率。（2）溫度對(duì)反應(yīng)平衡移動(dòng)、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響或生成物產(chǎn)率的影響對(duì)于一個(gè)吸熱的可逆反應(yīng)，升溫使平衡正向移動(dòng)，有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率（即原料的利用率），從而提高產(chǎn)物的產(chǎn)率；反之，對(duì)于一個(gè)放熱的可逆反應(yīng)，升高溫度則不利于反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的提高，不利于提高產(chǎn)物的產(chǎn)率；（3）溫度對(duì)催化劑活性的影響如工業(yè)合成氨或工業(yè)SO2氧化為SO3時(shí)，選擇的溫度是500℃左右，原因之一就是使催化劑的活性達(dá)到最高。（4）溫度對(duì)副反應(yīng)發(fā)生的影響很多有機(jī)反應(yīng)過程一般較為復(fù)雜，對(duì)溫度的控制尤為關(guān)鍵，如實(shí)驗(yàn)室制取乙烯、硝基苯等，控制溫度都是為了防止副反應(yīng)的發(fā)生。二、重溫經(jīng)典1.（2022年遼寧模擬）某工廠采用輝鉍礦(主要成分為Bi2S3，含有FeS2、SiO2雜質(zhì))與軟錳礦(主要成分為MnO2)聯(lián)合焙燒法制各BiOCl和MnSO4，工藝流程如下：為提高焙燒效率，可采取的措施為_____________（填序號(hào)）?！敬鸢浮縜b。【解析】為提高焙燒效率，可采取的措施為：進(jìn)一步粉碎礦石增大與氧氣的接觸面積；鼓入適當(dāng)過量的空氣使燃燒更加充分，故選ab。2.（2022年江蘇海安）葉蛇紋石是一種富鎂硅酸鹽礦物〔主要成分為Mg6(Si4O10)(OH)8，還含有Al2O3、Fe2O3、FeO等雜質(zhì)〕，利用該礦物生產(chǎn)鐵紅（Fe2O3）和堿式碳酸鎂的工藝流程如圖所示：“轉(zhuǎn)化”步驟中，溫度不能過高的原因是___________________________?！敬鸢浮繙囟冗^高，H2O2分解?！窘馕觥俊稗D(zhuǎn)化”步驟中，溫度不能過高的原因是溫度過高，H2O2分解。3.（2020山東卷）以菱鎂礦（主要成分為MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3）為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下：已知浸出時(shí)產(chǎn)生的廢渣中有SO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列說法錯(cuò)誤的是A．浸出鎂的反應(yīng)為MgO＋2NH4Cl＝MgCl2＋2NH3↑＋H2OB．浸出和沉鎂的操作均應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行C．流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有NH3、NH4ClD．分離Mg2＋與Al3＋、Fe3＋是利用了它們氫氧化物Ksp的不同【答案】B?！窘馕觥苛怄V礦煅燒后得到輕燒粉,MgCO3轉(zhuǎn)化為MgO,加入氯化銨溶液浸取,浸出的廢渣有SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3,同時(shí)產(chǎn)生氨氣,則此時(shí)浸出液中主要含有Mg2+,加入氨水得到Mg(OH)2沉淀,煅燒得到高純鎂砂。A.高溫煅燒后Mg元素主要以MgO的形式存在,MgO可以與銨根水解產(chǎn)生的氫離子反應(yīng),促進(jìn)銨根的水解,所以得到氯化鎂、氨氣和水,化學(xué)方程式為MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O,故A正確;B.一水合氨受熱易分解,沉鎂時(shí)在較高溫度下進(jìn)行會(huì)造成一水合氨大量分解,揮發(fā)出氨氣,降低利用率,故B錯(cuò)誤;C.浸出過程產(chǎn)生的氨氣可以回收制備氨水,沉鎂時(shí)氯化鎂與氨水反應(yīng)生成的氯化銨又可以利用到浸出過程中,故C正確;D.Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp遠(yuǎn)小于Mg(OH)2的Ksp,所以當(dāng)pH達(dá)到一定值時(shí)Fe3+、Al3+產(chǎn)生沉淀,而Mg2+不沉淀,從而將其分離,故D正確;故答案為B。4.（2022湖南邵陽）輝銅礦石主要含有硫化亞銅（Cu2S）及少量脈石（SiO2）。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝流程如下所示：“回收S”過程中溫度控制在50～60℃之間，不宜過高或過低的原因是____________?！敬鸢浮繙囟冗^高，苯易揮發(fā)；溫度過低，礦渣的溶解速率小。【解析】“回收S”過程中溫度控制在50～60℃之間，不宜過高或過低的原因是溫度過高，苯易揮發(fā)；溫度過低，礦渣的溶解速率小。5.（2013山東30題）工業(yè)上由鈦鐵礦（FeTiO3）（含F(xiàn)e2O3、SiO2等雜質(zhì)）制備TiO2的有關(guān)反應(yīng)包括：酸溶 FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)＝FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋2H2O(l)水解 TiOSO4(aq)＋2H2O(l)eq\o(=====,\s\up7(90℃))H2TiO3(s)＋H2SO4(aq)簡(jiǎn)要工藝流程如下：試劑A為___________。鈦液Ⅰ需冷卻至70℃左右，若溫度過高會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品收率降低，原因是_____________________________________________?！敬鸢浮胯F粉TiOSO4水解為固體H2TiO3而經(jīng)過濾進(jìn)入FeSO4·7H2O中，從而導(dǎo)致TiO2產(chǎn)率降低?！窘馕觥恳?yàn)榈V石經(jīng)硫酸溶解后得到的Fe2（SO4）3，而后面過濾得到的是FeSO4·7H2O，所以試劑A是鐵粉；由于TiOSO4容易水解，若溫度過高，則會(huì)有較多TiOSO4水解為固體H2TiO3而經(jīng)過濾進(jìn)入FeSO4·7H2O中導(dǎo)致TiO2產(chǎn)率降低。6.（2021浙江寧波）CoCO3可用作選礦劑、催化劑及涂料的顏料。以含鈷廢渣（主要成分為CoO、Co2O3，還含有Al2O3、ZnO等雜質(zhì)）為原料制備CoCO3的一種工藝流程如下：“酸浸”時(shí)需控制溫度在40℃左右，原因是_______________________________?！敬鸢浮繙囟冗^低反應(yīng)速率減慢；溫度過高，SO2溶解度降低。【解析】“酸浸”時(shí)SO2的作用是將含鈷廢渣中+3價(jià)的Co還原為+2價(jià)。溫度過低反應(yīng)速率減慢；溫度過高，SO2溶解度降低。7.（2015上海24題）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、消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＋3CO2?CaCO3＋Mg(HCO3)2＋H2O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_____________________?！敬鸢浮慷趸嫉娜芙舛葴p小碳酸氫鎂不穩(wěn)定；溫度過低，反應(yīng)速率較小。【解析】溫度過高，二氧化碳的溶解度減小，且碳酸氫鎂不穩(wěn)定，不利于碳化反應(yīng)，如溫度過低，反應(yīng)速率較小，也不利于不利于碳化反應(yīng)。故答案為：二氧化碳的溶解度?。惶妓釟滏V分解。三、模型建構(gòu)1.溫度變化產(chǎn)生的有利結(jié)果與不利結(jié)果（1）有利結(jié)果eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(是否為了加快反應(yīng)速率？平衡是否正向移動(dòng)？,是否為了加速某物質(zhì)的溶解、分解、揮發(fā)、升華？,是否為了促進(jìn)水解？,是否為了降低氣體在溶液中的溶解度（防氧化）？,是否為了使某沸點(diǎn)高的物質(zhì)液化，與其他物質(zhì)分離？,是否為了降低某晶體的溶解度，減少損失？,控制溫度可能是為了使催化劑活性達(dá)到最好，防止副反應(yīng)發(fā)生！))（2）不利結(jié)果eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(是否發(fā)生副反應(yīng)？,是否有物質(zhì)揮發(fā)？,是否有物質(zhì)分解？,是否逆向移動(dòng)？))2.溫度過高、過低設(shè)問及答題策略（1）溫度過高eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(可能造成物質(zhì)的分解、揮發(fā)或升華；,平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率（原料利用率），生成物產(chǎn)率下降；,催化劑活性降低；,發(fā)生副反應(yīng)；,會(huì)使某些固態(tài)或液體物質(zhì)溶解度降低。))（2）溫度過低eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(反應(yīng)速率或溶解速率過慢，生產(chǎn)效率低；,主反應(yīng)是吸熱，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)