备战
2022
年高考化学－工艺流程专项复习系列
专项 4 －温度条件的控制
一．升高温度
1．促进某些离子的水解，如高价金属阳离子，易水解的阴离子
【练习 1 】目前世界上新建的金矿中约有 80% 都采用氧化法提金。某工厂利用锌冶炼渣回收金、银等贵金属的流程如下图所示 :
已知 HCN 有剧毒，其 Ka(HCN)=5×10 -10 ， Au + +2CN - =[Au(CN) 2 ] - 平衡常数 KB=1×10 38
“氰化 ” 环节中，金的溶解速率在 80℃ 时达到最大值，但生产中控制反应液的温度在 10-20℃ ，原因是 :___________________________( 答一点即可 ) 。
【答案】温度的升高，促进了氰化物的水解，增加了 HCN 的挥发速度；温度的升高， Ca(OH) 2 的溶解度减小，部分碱从溶液中析出。
【练习 2 】某化工厂 “ 用含 NiO 的废料 ( 杂质为 Fe 2 O 3 、 CaO 、 CuO 等 ) 制备羟基氧化镍 (2NiOOH·H 2 O)的工艺流程如图：
如图是酸浸时镍的浸出率与温度的关系，则酸浸时合适的浸出温度是 ____________℃ ，若酸浸时将温度控制在 80℃ 左右，则滤渣 1 中会含有一定量的 Ni(OH) 2 ，其原因可能是 _________________________ 。
【答案】 70 随着温度的升高， Ni 2+ 水解程度增大，从而形成一定量的 Ni(OH) 2 沉淀
【解析】由图可知当温度在 70° 左右时镍的浸出率较高，故酸浸时适宜的温度为 70°C ； Ni 2+ 能水解，生成 Ni(OH) 2 ，升温能促进水解，所以 80℃ 左右滤渣 1 中会含有一定量的 Ni(OH) 2 。
【练习 3 】氯化亚铜是一种重要的化工产品，常用作有机合成催化剂，还可用于颜料、防腐等工业，它不溶于 H 2 SO 4 、 HNO 3 和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和*水氨**，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜 [Cu 2 （ OH ） 3 Cl]。以海绵铜（主要成分是 Cu 和少量 CuO ）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产 CuCl 的工艺过程如下：
（ 1 ）析出的 CuCl 晶体水洗后要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于 70℃ 干燥 2h ，冷却密封包装。 70℃ 真空干燥、密封包装的原因是 ____________________________________________________________ 。
（ 2 ）如图是各反应物在最佳配比条件下，反应温度对 CuCl 产率影响．由图可知，溶液温度控制在 60℃ 时， CuCl 产率能达到 94% ，当温度高于 65℃ 时， CuCl 产率会下降，其原因可能是 ______________________________________________________________________________________________ 。
【答案】（ 1 ）真空干燥可以加快乙醇和水的挥发，密封包装可以防止 CuCl 在潮湿空气中水解、氧化；
（ 2 ）因在 60℃ 时 CuCl 产率最大，根据信息可知，随温度升高，促进了 CuCl 的水解， CuCl 被氧化的速度加快。
【练习 4 】 TiO 2 ·xH 2 O沉淀与双氧水、*水氨**反应 40min 所得实验结果如下表所示：
温度 /℃
30
35
40
45
50
TiO 2 ·xH 2 O转化率
92
95
97
93
88
分析 40℃ 时 TiO 2 ·xH 2 O转化率最高的原因 _____________________ 。
【答案】 40℃ 时 TiO 2 •xH 2 O转化率最高，因低于 40℃ ， TiO 2 •xH 2 O转化反应速率随温度升高而增加，超过 40℃ ，双氧水分解与氨气逸出导致 TiO 2 •xH 2 O转化反应速率下降
【解析】 40℃ 时 TiO 2 •xH 2 O转化率最高，因低于 40℃ ， TiO 2 •xH 2 O转化反应速率随温度升高而增加，超过 40℃ ，双氧水分解与氨气逸出导致 TiO 2 •xH 2 O转化反应速率下降。
2．促进平衡向吸热方向移动
【练习 1 】二硫化钼是重要的固体润滑剂，被誉为 “ 高级固体润滑油之王 ” 。利用低品相的辉钼矿 ( 含 MoS 2 、 SiO 2 以及 CuFeS 2 等杂质 ) 制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如图：
（ 4 ）由图分析可知产生 MoS 3 沉淀的流程中选择的最优温度和时间是 ___________ ，利用化学平衡原理分析低于或高于最优温度时， MoS 3 的产率均下降的原因 _______________________________________ 。
（ 5 ）利用低品相的原料制备高纯产品是工业生产中的普遍原则。如图所示，反应 [Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)
4
(g)] ΔH<0在充满
CO
的石英管中进行，先在温度为
T
2
的一端放入未提纯的粗镍粉末，一段时间后，在温度为
T
1
的一端得到了纯净的镍粉，请结合平衡移动原理，判断温度
T
l
_________T
2
(填
“
＞
”
、
“
＜
”
或
“=”)
。
【答案】（ 4 ） 40℃ 、 30min 温度太低，反应 MoS 4 2- +2H +
MoS
3
↓+H
2
S↑产生的
H
2
S气体不易逸出，不利于平衡正向移动生成
MoS
3
；温度太高，反应物盐酸挥发，导致溶液中
c(H
+
)下降，上述平衡逆向移动，也不利于生成
MoS
3
（
5
）
>
【解析】（ 4 ）根据图象可知， 40℃ 、 30min MoS 3 沉淀率达到最大，所以最优温度和时间是 40℃ 、 30min ；温度太低，反应 MoS 4 2- +2H +
MoS
3
↓+H
2
S↑产生的
H
2
S气体不易逸出，不利于平衡正向移动生成
MoS
3
；温度太高，反应物盐酸挥发，导致溶液中
c(H
+
)下降，上述平衡逆向移动，也不利于生成
MoS
3
，所以低于或高于最优温度时，
MoS
3
的产率均下降；
（ 5 ） [Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)
4
(g)] ΔH<0，正反应放热，升高温度平衡逆向移动，生成
Ni
单质，在温度为
T
1
的一端得到了纯净的镍粉，所以
T
l
>T
2
。
3．加快反应速率或溶解速率
【 2020新课标 Ⅰ 】钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以 +3 、 +4 、 +5 价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及 SiO 2 、 Fe 3 O 4 。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备 NH 4 VO 3 。
“酸浸氧化 ” 需要加热，其原因是 _________________________________________ 。
【答案】加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）
【解析】 “ 酸浸氧化 ” 需要加热，其原因是：升高温度，加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全），故答案为：加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）；
【练习
2
】炼油厂烷基化反应产生的废液中含硫酸
91%
、难挥发有机物
7%
。实验室以软锰矿
(
主要含
MnO
2
，还含少量
Fe
、
Al
等元素
)
处理废液并制取
MnSO
4
·H
2
O晶体，其实验流程如图：
（ 1 ）研究温度对 “ 降解 ” 过程中有机物去除率的影响，实验在如图 1 所示的装置中进行。
① 在不同温度下反应相同时间，发现温度从 60℃ 升高到 95℃ 时，有机物去除率从 29% 增大到 58% ，其可能的原因是： MnO 2 的氧化能力随温度升高而增强； ______________________________________ 。
【答案】温度升高，反应速率加快
【解析】 ① 升高温度，反应速率加快，在相同时间内有机物反应的更多，去除率增加。
【练习 3 】 “ 浸取 ” 步骤中，能加快浸取速率的方法有 ___________( 任写两种 ) 。
【答案】将橄榄石尾矿粉碎、适当增大盐酸的浓度、适当提高反应的温度等
【解析】 “ 浸取 ” 步骤中，能加快浸取速率的方法有将橄榄石尾矿粉碎、适当增大盐酸的浓度、适当提高反应的温度等。
4．使沸点相对低的原料气化，或者降低在溶液中的气体溶解度
【练习 1 】实验室用如图所示的装置模拟燃煤烟气脱硫实验：
研究发现石灰石浆液的脱硫效率受 pH 和温度的影响。燃煤烟气流速一定时，脱硫效率与石灰石浆液 pH 的关系如图所示，在 pH 为 5.6 时脱硫效果最佳，石灰石浆液
时，脱硫效率降低的原因可能是
___________________________
，燃煤烟气通入石灰石浆液时的温度不宜过高的原因是
___________________________
。
【答案】石灰石的溶解度减小，与
的反应变慢 温度升高，
的溶解度减小
【解析】由脱硫效率与石灰石浆液 pH 的关系图知，在 pH 为 5.6 时脱硫效果最佳， pH 增大，石灰石的溶解度减小，与
的反应变慢；温度升高，
的溶解度减小。故答案为：石灰石的溶解度减小，减慢了与
SO
2
的反应； 温度升高SO
2
的溶解度小。
【练习 2 】以甲酸和碳酸钾为原料生产二甲酸钾，实验测得反应条件对产品回收率的影响如下：
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 实际生产二甲酸钾时应选择的最佳反应条件是反应温度应控制在 ____________℃~____________℃ ，由表 1 可知反应温度过高，反应回收率反而会降低，其原因可能是 ___________________________________________ 。
【答案】温度过高，甲酸挥发
【解析】从表 1 可看出，温度控制在 50℃~60℃ 二甲酸钾的产率较高，温度过高，反应回收率反而会降低，其原因可能是：甲酸易挥发，温度太高甲酸挥发了。
【练习 3 】实验室中用 FeSO 4 溶液与 NaOH 溶液制备 Fe(OH) 2 ，装置如图，请回答下列问题：
配制 NaOH 溶液时使用的蒸馏水通常要煮沸，其目的是 __________________________________ 。
【答案】除去水中溶解的氧气
【解析】硫酸亚铁易被氧化而变质，因此配制 NaOH 溶液时，应排除溶液中的氧气，可用加热溶液的方法除去溶解的氧气。
【练习 4 】四氯化锡用作媒染剂和有机合成上的氯化催化剂，实验室制备四氯化锡的反应、装置示意图和有关信息数据如下：
② 无水四氯化锡是无色易流动的液体，熔点 -33℃ ，沸点 114.1℃ 。
实验制得的 SnCl 4 中因溶解了 C1 2 而略显黄色，提纯 SnCl 4 的方法是 ________________ 。
【答案】加热蒸馏
【解析】由于 SnCl 4 的沸点 114.1℃ ，因此如果实验制得的 SnCl 4 中因溶解了 C1 2 而略显黄色，提纯 SnCl 4 的方法是加热蒸馏。
【练习 5 】白云石的主要成份是 CaCO 3 ·MgCO 3 ，在我国有大量的分布。以白云石为原料生产的钙镁系列产品有广泛的用途。白云石经煅烧、熔化后得到钙镁的氢氧化物，再经过碳化实现 Ca 2+ 、 Mg 2+ 的分离。碳化反应是放热反应，化学方程式如下： Ca(OH) 2 +Mg(OH) 2 +3CO 2
CaCO
3
+Mg(HCO
3
)
2
+H
2
O。完成下列填空：
碳化温度保持在 50~60℃ 。温度偏高不利于碳化反应，原因是 __________________ 、 __________________ 。温度偏低也不利于碳化反应，原因是 ___________________________ 。
【答案】二氧化碳的溶解度小；碳酸氢镁分解，反应速率较小。
【解析】该反应为放热反应，而且是可逆的，当温度过高时，平衡逆反应方向移动，二氧化碳的溶解度减小，导致钙镁离子的分离减弱， Mg(HCO 3 ) 2 是易分解，温度过高就分解了，温度过低，反应速率太小，导致得到产物消耗的时间太长，不利于碳化反应，故答案为：二氧化碳的溶解度小、碳酸氢镁分解；反应速率较小。
5．除去热不稳定的杂质，如 NH 4 HCO 3 、 NH4(CO 3 ) 2 、 KMnO 4 、 NH 4 C1等物质
【练习 1 】物质的分离与提纯是化学的重点，请根据下列实验目的，分别选择相应的操作和实验装置。下列为操作：
a．蒸馏 b ．结晶法 c ．加适量水，过滤 d ．加热（或灼烧） e ．加适量盐酸，蒸发 f ．萃取分液 g ．分液 h ．升华
下列为实验装置：
（ 1 ）除去氯化钠晶体中的碳酸钠： ______ 、 ______ （分别填操作序号及实验装置图编号，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℃ ）的混合液（两者互溶）： ______ 、 ______ 。
（ 4 ）从溴水中提取溴： _______ 、 _______ 。
（ 5 ）除去氧化钙中的碳酸钙： _______ 、 _______ 。
（ 6 ）分离固体食盐和碘的方法： _______ 、 _______ 。
【答案】 e 2 c 1 a 5 f 4 d 3 h 6
【解析】
（ 1 ）碳酸钠与盐酸反应生成 NaCl ，则加适量盐酸，蒸发可分离，对应于装置 2 ，故答案为 e ； 2 ；
（ 2 ）碳酸钙不溶于水，氯化钠晶体溶于水，则选择过滤法可分离，对应于装置 1 ，故答案为 c ； 1 ；
（ 3 ）二者互溶，但沸点不同，则选择蒸馏法分离，对应于装置 5 ，故答案为 a ； 5 ；
（ 4 ）溴不易溶于水，易溶于有机溶剂，则选择萃取、分液法分离，对应于装置 4 ，故答案为 f ； 4 ；
（ 5 ）碳酸钙高温分解生成氧化钙，则选择加热分解法除杂，对应于装置 3 ，故答案为 d ； 3 ；
（ 6 ）碘容易升华，则选择升华法分离固体食盐和碘，对应于装置 6 ，故答案为 h ； 6 。
二．降低温度
1．防止某物质在高温时会分解（或溶解）
【练习 1 】电解精炼铜的阳极泥中主要含 Ag 、 Au 等贵重金属。以下是从精炼铜的阳极泥中回收银、金的流程图：
铜阳极泥氧化时，采用 “ 低温焙烧 ” 而不采用 “ 高温焙烧 ” 的原因是 _______ ______________。
【答案】低温焙烧时， Ag 与氧气转化为 Ag 2 O，高温时，氧化银分解又生成 Ag 和氧气；故答案为：高温焙烧时，生成的 Ag 2 O又分解为 Ag 和 O 2 (或 2Ag 2 O
4Ag＋
O
2
↑)。
【练习 2 】【 2018 北京卷】 磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：
已知：磷精矿主要成分为 Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)，还含有 Ca 5 (PO 4 ) 3 F和有机碳等。溶解度： Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)<CaSO 4 ·0.5H 2 O
（ 1 ） H 2 O 2 将粗磷酸中的有机碳氧化为 CO 2 脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。 80℃ 后脱除率变化的原因： ____________________ 。
【答案】图示是相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率， 80℃ 前温度升高反应速率加快，相同
时间内有机碳脱除率增大；
80℃
后温度升高，
H
2
O
2
分解速率大，
H
2
O
2
浓度显著降低，反应速率减慢，相同条件下有机碳脱除率减小。
【练习 3 】一种从铜阳极泥 ( 主要含有铜、银、金、少量的镍 ) 中分离提取多种金属元素的工艺流程如下：
“分铜 ” 时，如果反应温度过高，会有明显的放出气体现象，原因是 ____________________________ 。
【答案】温度过高， H 2 O 2 分解放出氧气。
【练习 5 】钛铁矿主要成分为 FeTiO 3 （含有少量 MgO 、 SiO 2 等杂质）， Li 4 Ti 5 O 12 和 LiFePO 4 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：
过程 ② 中固体 TiO 2 与双氧水、*水氨**反应转化成 (NH 4 ) 2 Ti 5 O 15 溶液时， Ti 元素的浸出率与反应温度的关系如图 2 所示，反应温度过高时， Ti 元素浸出率下降的原因是 ___________________________________________________ 。
【答案】温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致 Ti 元素浸出率下降。
【练习 6 】工业上以软锰矿 ( 主要成分是 MnO 2 ，含有 SiO 2 、 Fe 2 O 3 等少量杂质 ) 为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰 (MnCO 3 )。其工业流程如下：
（ 1 ） “ 浸锰 ” 反应中往往有副产物 MnS 2 O 6 生成，温度对 “ 浸锰 ” 反应的影响如右图所示，为减少 MnS 2 O 6 的生成， “ 浸锰 ” 的适宜温度是 ___________________________ 。
（ 2 ）向过滤 Ⅱ 所得的滤液中加入 NH 4 HCO 3 溶液时温度控制在 30-35℃ ，温度不宜太高的原因是 ___________________________________________________________________ 。
【答案】（ 1 ） 90℃ 。（ 2 ）铵盐受热分解，向过滤所得的滤液中加入碳酸氢铵溶液，温度控制在 30-35℃ 的原因是防止 NH 4 HCO 3 受热分解，提高原料的利用率；
2．使化学平衡向着放热方向移动
【练习 1 】乙酸苯酚酯制备： 将
苯酚溶解在
的氢氧化钠溶液中，加入
30g
碎冰块，然后加入
乙酸酐，搅拌
将反应后混合物倾入分液漏斗中，加入约
4mL
将有机相用试剂
X
和水洗涤然后无水
干燥，蒸馏收集
馏分．
① 用碎冰块代替水可能的原因是： ______________________________________ ．
【答案】该反应是放热反应，碎冰温度低有利于酯的生成
【解析】 ① 碎冰温度低有利于酯的生成，故答案为：该反应是放热反应，碎冰温度低有利于酯的生成。
3．使某个沸点高的产物液化，使其与其他物质分离
【练习 1 】石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含 SiO 2 （ 7.8% ）、 Al 2 O 3 (5.1%)、 Fe 2 O 3 (3.1%)和 MgO(0.5%) 等杂质。设计的提纯和综合应用流程如下：
（注： SiCl 4 的沸点是 57.6ºC ，金属氯化物的沸点均高于 150ºC ）
向反应器中通入 Cl 2 前，需通一段时间的 N 2 。高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应氯化物。 80℃ 冷凝的目的是： _____________________ 。 ② 由活性炭得到气体 Ⅱ 的化学反应方程式为： _____________________ 。
【答案】高温下， Si 元素转化成 SiCl 4 ，铁元素转化成 FeCl 3 ， Mg 元素转化成 MgCl 2 ， Al 元素转化成 AlCl 3 ， SiCl 4 沸点是 57.6℃ ， MgCl 2 、 FeCl 3 、 AlCl 3 沸点均高于 150℃ ，加热到 1500℃ ， MgCl 2 、 FeCl 3 、 AlCl 3 、 SiCl 4 全部转化成气体 I ， 80℃ 冷凝， SiCl 4 还是气体，而 MgCl 2 、 FeCl 3 、 AlCl 3 状态是固体，便于与 SiCl 4 分开。
4．降低晶体的溶解度，减少损失。
【练习 1 】碳酸锂广泛应用于化工、冶金等行业．工业上利用锂辉石（ Li 2 Al 2 Si 4 O x ）制备碳酸锂的流程如图：
已知：碳酸锂的溶解度为（ g/L ）
温度
0
10
20
30
40
50
60
80
100
Li 2 CO 3
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，主要原因是 __________________________________ ；焙烧中硫酸用量控制在理论用量的 l15% 左右，硫酸加入过多的副作用是 _________________________ 。
（ 2 ） “ 沉锂 ” 需要在 95℃ 以上进行，主要原因是 _______________________ ，过滤碳酸锂所得母液中主要含有硫酸钠，还可能含有 _____________ 和 ______________ 。
【答案】（ 1 ）硫酸化焙烧温度控制在 250℃ ﹣ 300℃ 之间，主要原因是温度低于 250℃ ，反应速率较慢，温度高于 300℃ ，硫酸挥发较多；焙烧中硫酸用量控制在理论用量的 l15% 左右，硫酸加入过多的副作用是后续中还需要除去过量的硫酸，增加后续杂质的处理量、增加后续中和酸的负担。
（2） 温度越高，碳酸锂溶解度降低，减少碳酸锂溶解，可以增加产率；溶液中硫酸钠不反应，使用碳酸钠要过量，少量碳酸锂溶解在溶液中，过滤碳酸锂所得母液中主要含有硫酸钠，还可能含有碳酸钠和碳酸锂。过滤碳酸锂所得母液中主要含有硫酸钠，还可能含有碳酸钠和碳酸锂。所以 “ 沉锂 ” 需要在 95℃ 以上进行，主要原因是温度越高，碳酸锂溶解度降低，可以增加产率；过滤碳酸锂所得母液中主要含有硫酸钠，还可能含有碳酸钠和碳酸锂。
【练习 2 】某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂 (LiCoO 2 )，还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物，其回收工艺如图所示，最终可得到 Co 2 O 3 和锂盐。
已知： CoC 2 O 4 ·2H 2 O微溶于水，它的溶解度随温度升高而逐渐增大，且能与过量的 C 2 O 4 2－ 离子生成 Co(C 2 O 4 ) n 2(n－ 1) － 而溶解。
（ 4 ） “ 沉钴 ” 过程中， (NH 4 ) 2 C 2 O 4 的加入量 ( 图 a) 、沉淀反应的温度 ( 图 b) 与钴的沉淀率关系如图所示：
① 随 n(C 2 O 4 2－ )： N(Co 2＋ )比值的增加，钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因 ________________________ 。
② 沉淀反应时间为 10 min ，温度在 50℃ 以上时，随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是 _______________________________________________________________________________________________ 。
【答案】 ① 过量的 C 2 O 4 2- 与 Co 2+ 反应生成 Co(C 2 O 4 ) n 2(n-1)- 而溶解 ② 它的溶解度随温度升高而逐渐增大
【解析】 ① 随 n(C 2 O 4 2－ )： N(Co 2＋ )比值的增加，过量的 C 2 O 4 2- 与 Co 2+ 反应生成 Co(C 2 O 4 ) n 2(n-1)- 而溶解，钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小；
② 沉淀反应时间为 10 min ，温度在 50℃ 以上时，溶解度随温度升高而逐渐增大。
5．减少能源成本，降低对设备的要求
【练习 1 】目前常用的工业生产纯碱的方法是 “ 联合制碱法（侯氏制碱法） ”
世界上最早工业生产碳酸钠的方法是 “ 路布兰法 ” ，其流程如下：
与 “ 路布兰法 ” 相比， “ 联合制碱法 ’ 的优点之一是 _________________________ 。
【答案】原料利用率高，反应所需温度低，耗能少
【解析】据流程可知：路布兰法是利用食盐晶体和浓硫酸在 600°C 到 700°C 下反应生成硫酸钠和氯化氢，再利用 C 与石灰石和硫酸钠在 1000°C 生成碳酸钠；侯德榜研究出联合制碱法为在饱和的氯化钠溶液中直接通入氨气和 CO 2 ，得到氯化铵和碳酸氢钠晶体，并利用碳酸氢钠的分解制得纯碱，
在
270℃
时就完全分解，分解产生的二氧化碳还可以循环利用，故联合制碱法反应所需温度低，耗能少、提高了原料利用率。
三．控制温度（用水浴或油浴控温）
1 ． 防止某种物质温度过高时会分解或挥发
【 2019 江苏】 实验室以工业废渣 （ 主要含 CaSO 4 ·2H 2 O， 还含少量 SiO 2 、 Al 2 O 3 、 Fe 2 O 3 ） 为原料制取轻质 CaCO 3 和 (NH 4 ) 2 SO 4 晶体 ， 其实验流程如下 ：
（ 1 ）废渣浸取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。温度过高将会导致 CaSO 4 的转化率下降，其原因是 ；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高 CaSO 4 转化率的操作有 。
【答案】由于铵盐具有不稳定性，受热易分解，所以温度过高，（ NH 4 ） 2 CO 3 分解，从而使 CaSO 4 转化率下降；由于浸取过程中的反应属于固体与溶液的反应（或发生沉淀的转化），保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，提高 CaSO 4 转化率即提高反应速率，结合外界条件对化学反应速率的影响，实验过程中提高 CaSO 4 转化率的操作为加快搅拌速率（即增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率）。
2 ． 控制固体的溶解与结晶
【习题 1 】 【 2017 新课标 3 卷】 重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeO·Cr 2 O 3 ，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：
有关物质的溶解度如图所示。向 “ 滤液 3” 中加
入适量
KCl
，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到
K
2
Cr
2
O
7
固体。冷却到
___________
（填标号）得到的
K
2
Cr
2
O
7
固体产品最多。
a． 80℃ b． 60℃ c． 40℃ d． 10℃
【答案】 d
【解析】首先分析图像特点， Na 2 Cr 2 O 7 溶解度最大， NaCl 溶解度最小且随温度变化很小， K 2 Cr 2 O 7 的溶解度在高温下大，但低温下较小，即随温度变化最大；然后分析反应特点 2KCl+Na 2 Cr 2 O 7 =K 2 Cr 2 O 7 ↓ +2NaCl的反应类型为复分解反应；再结合操作条件 “ 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 ” ，得出结论加热蒸发过程中，随着水分的蒸发，平衡向右进行；最后根据条件冷却可知，要保证重铬酸钾溶解度最小，因此温度为 10℃ 。
3． 使催化剂的活性达到最好
【习题 1 】 【 2016 全国卷 Ⅱ27】 以丙烯、氨、氧气为原料 ， 在催化剂存在下生成丙烯腈 (C 3 H 3 N) 和副产物丙烯醛 (C 3 H 4 O) 的热化学方程式如下 ：
① C 3 H 6 (g)+NH 3 (g)+
O
2
(g)
C
3
H
3
N(g)+3H
2
O(g)
Δ
H=-515 kJ·mol
-1
② C 3 H 6 (g)+O 2 (g)
C
3
H
4
O(g)+H
2
O(g)
Δ
H=-353 kJ·mol
-1
图 (a) 为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线， 最高产率对应的温度为 460℃ 。低于 460℃ 时，丙烯腈的产率 (填 “ 是 ” 或 “ 不是 ”) 对应温度下的平衡产率，判断理由是 _____ ___ ；高于 460° 时，丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选，填标号 ) 。
A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大
C．副反应增多 D．反应活化能增大
【答案】 A 、 C
【解析】因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，反应刚开始进行，尚未达到平衡状态， 460℃ 以前是建立平衡的过程，所以低于 460℃ 时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于 460℃ 时，丙烯腈产率降低。催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低， A 正确；平衡常数的大小不影响产率， B 错误；根据题意，副产物有丙烯醛，副反应增多导致产率下降， C 正确；反应活化能的大小不影响平衡， D 错误
4 ． 防止副反应的发生
【练习 1 】 【 2018 江苏】 以 Cl 2 、 NaOH 、 (NH 2 ) 2 CO（尿素）和 SO 2 为原料可制备 N 2 H 4 ·H 2 O（水合肼）和无水 Na 2 SO 3 ，其主要实验流程如下：
已知： ① Cl 2 +2OH −
ClO
−
+Cl
−
+H
2
O是放热反应。
②
N
2
H
4
·H
2
O沸点约
118 ℃
，具有强还原性，能与
NaClO
剧烈反应生成
N
2
。
（ 1 ）步骤 Ⅰ 制备 NaClO 溶液时，若温度超过 40 ℃ ， Cl 2 与 NaOH 溶液反应生成 NaClO 3 和 NaCl ，其离子方程式为 ____________________________________ ；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是 ____________________________________ 。
【答案】温度超过 40℃ ， Cl 2 与 NaOH 溶液发生歧化反应生成 NaClO 3 、 NaCl 和 H 2 O，反应的化学方程式为 3Cl 2 +6NaOH
5NaCl+NaClO
3
+3H
2
O，离子方程式为
3Cl
2
+6OH
-
5Cl
-
+ClO
3
-
+3H
2
O。由于
Cl
2
与
NaOH
溶液的反应为放热反应，为了减少
NaClO
3
的生成，应控制温度不超过
40℃
、减慢反应速率；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措
施是：缓慢通入
Cl
2
。
【练习 2 】硒 (Se) 和铜 (Cu) 在生产生活中有广泛的应用。硒可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂，也是动物体必需的营养元素和对植物有益的营养元素等。氯化亚铜 (CuCl) 广泛应用于化工、印染、电镀等行业。 CuCl 难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜 ( 主要成分是 Cu 和少量 CuO) 为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产 CuCl 的工艺过程如下所示：
氯化亚铜产率与温度、溶液 pH 关系如下图所示。据图分析，流程化生产氯化亚铜的过程中，温度过低影响 CuCl 产率的原因是 ____________________________________ ；温度过高、 pH 过大也会影响 CuCl 产率的原因是 _______________________________ 。
【答案】据图分析，流程化生产氯化亚铜的过程中，温度过低影响 CuCl 产率的原因是温度过低反应速率慢；温度过高、 pH 过大也会影响 CuCl 产率的原因是温度过高、 pH 过大，容易向 CuO 和 Cu 2 O转化，且温度过高，铵盐 ( 氯化铵，亚硫酸铵 ) 易受热分解；
【练习 3 】呋喃 (
)为无色液体，沸点为
32 ℃
，难溶于水，主要用于有机合成或用作溶剂，工业上可用呋喃甲醛制备呋喃。某兴趣小组设计实验探究其制备方法，实验原理及实验步骤如图：
① 2
+NaOH→
+
ΔH<0
②
实验步骤：
① 取一定量的氢氧化钠溶液于烧杯中，在不断搅拌下，慢慢滴加 4.8 g 呋喃甲醛，控制反应温度在 8~12℃ 。滴加完毕后继续在上述温度下搅拌 20min ，反应完全后得黄色浆状物，在搅拌下加入少量的水使固体完全溶解。然后用*醚乙**萃取，分液。
② 取水层液体，加入盐酸，搅拌、过滤、提纯、干燥，得到呋喃甲酸。
③ 将制得的呋喃甲酸加入如图装置 ( 部分装置省略 ) 中进行脱羧处理，得到呋喃 1.1 g 。
（ 2 ）步骤 ① 的关键是控制温度在 8~12 ℃ ，采取的最好措施是磁力搅拌、 ___________________ ；简述步骤 ① 中温度不能过高或过低的原因是 ___________________________ 。
【答案】（ 2 ）将烧杯置于冷水浴中 温度过低，反应速率太慢，温度过高，呋喃甲酸钠产率较低
【解析】控制温度在 8~12 ℃ ，需将烧杯置于冷水浴中；温度过低，反应速率太慢，温度过高，副产物增多，呋喃甲酸钠产率较低，故答案为：温度过低，反应速率太慢，温度过高，呋喃甲酸钠产率较低。
【习题 4 】 【 2017 新课标 2 卷】 *烯丁**是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。正丁烷（ C 4 H 10 ）脱氢制 1- *烯丁**（ C 4 H 8 ）的热化学方程式如下： ① C 4 H 10 (g)= C 4 H 8 (g)+H 2 (g) Δ H 1 =+123kJ·mol −1
图（ c ）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。*烯丁**产率在 590℃ 之前随温度升高而增大的原因可能是 ___________ 、 ____________ ； 590℃ 之后，*烯丁**产率快速降低的主要原因可能是 _____________ 。
【答案】升高温度有利于反应向吸热方向进行；温度升高反应速率加快；*烯丁**高温裂解生成短链烃类
【解析】根据图 (c) ， 590℃ 之前，温度升高时反应速率加快，生成的*烯丁**会更多，同时由于反应 ① 是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的*烯丁**。而温度超过 590℃ 时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应 ① 的丁烷也就相应减少。
5．蒸馏分离物质
【练习 1 】实验室可用环己醇制备环己酮，使用的氧化剂可以是次氯酸钠、重铬酸钾等。
已知：环己醇沸点： 160.8℃ ，微溶于水；
环己酮沸点： 155.6℃ ，微溶于水；
醋酸沸点 117.9℃ ，和水以任意比例互溶。
用如图对粗产品进行精制，蒸馏收集 _____________℃ 的馏分。
【答案】 155.6
【解析】环己酮的沸点： 155.6℃ ，所以收集 155.6℃ 的馏分。
【练习 2 】以环己醇制备环己烯：
密度（ g/cm 3 ）
熔点（ ℃ ）
沸点（ ℃ ）
溶解性
环己醇
0.96
25
161
能溶于水
环己烯
0.81
－ 103
83
难溶于水
收集产品时，控制的温度应在 ________________ 左右，实验制得的环己烯精品质量低于理论产量，可能的原因是 _______
A．蒸馏时从 70℃ 开始收集产品
B．环己醇实际用量多了
C．制备粗品时环己醇随产品一起蒸出
【答案】 83ºC C
【解析】因为环己烯的沸点为 83℃ ，所以控制的温度应在 83℃ 左右；
A.蒸馏时从 70℃ 开始收集产品，则产品的质量高， A 错误；
B.环己醇实际用量多了，会使产品的量增加， B 错误；
C.制备粗品时环己醇随产品一起蒸出，会使生成的环乙烯量减少， C 正确。
6 ． 趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量
【练习 1 】实验室通常是在 NH 3 和 NH 4 Cl存在条件下，以活性炭为催化剂，用 H 2 O 2 氧化 CoCl 2 溶液来制备三氯化六氨合钴 [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 ，该反应属于大量放热的反应。某小组用如图所示装置制备 [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 ，实验步骤如下：
Ⅰ．称取研细的 CoCl 2 •6H 2 O10.0g和 NH 4 Cl5.0g于烧杯中溶解，将溶液转入三颈烧瓶，加入 25mL 浓*水氨**和适量活性炭粉末，逐滴加入 5mL30% 的 H 2 O 2 溶液。
Ⅱ．用水浴将混合物加热至 60℃ ，恒温 20 分钟，然后用冰水浴冷却，充分结晶后过滤。
Ⅲ．将沉淀溶于热的盐酸中，趁热过滤，滤液中加适量浓盐酸并冷却结晶。
Ⅳ．过滤、用乙醇洗涤晶体并在 105℃ 条件下烘干。
（ 5 ）步骤 Ⅲ 中趁热过滤的主要目的是 __________________________________________ 。
【答案】除去活性炭并防止产品析出
【解析】（ 5 ）步骤 Ⅲ 中，若过滤时间长，滤液温度降低多， [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 会在过滤过程中结晶析出，所以需趁热过滤，主要目的是除去活性炭并防止产品析出；为获得更多的产品，可利用同离子效应，降低产品的溶解度，由此得出滤液中加适量浓盐酸的主要目的是增大氯离子浓度，有利于析出 [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 。
【练习 2 】将上述粗产品冷却后加入 40ml
的氢氧化钠水溶液，再加
90ml
水，加热活性炭脱色，
趁热过滤
、冷却。
趁热过滤的目的 ____________________________ 。
【答案】防止肉桂酸钠结晶而析出堵塞漏斗
【解析】温度低，肉桂酸钠的溶解度降低，会结晶析出晶体，所以趁热过滤的目的是防止肉桂酸钠结晶而析出堵塞漏斗。
7 ． 该温度下反应的结果已经较好，不需要继续变温
【练习 1 】钛酸锂电池应用广泛， 电池放电后负极材料主要含有 Li 4 Ti 5 O 12 、 铝箔及少量Fe ， 可通过下列工艺流程回收钛、 锂。回答下列问题：
萃取时， 温度对萃取率的影响如图所示。由图分析知实验时选择在常温下进行即可， 理由是__ 。
【答案】由温度对萃取率的影响图可知，常温下钛的萃取率已经比较高 (90% 以上 ) ，温度升高对萃取率的增加幅度很小，所以不必升温，实验时选择在常温下进行即可，
【练习 2 】高铁酸钾 (K 2 FeO 4 )是新型多功能水处理剂。图 1 为不同的温度下，不同质量浓度的 Fe(NO 3 ) 3 对 K 2 FeO 4 生成率的影响。
工业生产中最佳温度为 _____________________ 。
【答案】 26℃
【解析】 26℃ 摄氏度时，温度是最佳的。
【综合练习 1 】工业上以石煤 ( 主要成分为 V 2 O 3 ，含有少量 SiO 2 、 P 2 O 5 等杂质 ) 为原料制备钒的主要流程如图：
已知： ① NH 4 VO 3 难溶于水。 ② K sp (MgSiO 3 )=2.4×10 -5 ， K sp [Mg 3 (PO 4 ) 2 ]=2.7×10 -27 。
（ 1 ）焙烧：通入空气的条件下，向石煤中加纯碱焙烧，将 V 2 O 3 转化为 NaVO 3 的化学方程式为 ________________________________________________ 。
（ 2 ）除硅、磷：
① 用 MgSO 4 溶液除硅、磷时， Si 、 P 会形成 Mg 3 (PO 4 ) 2 、 MgSiO 3 沉淀。若沉淀后溶液中 c(PO
)=1.0×10
-8
mol•L
-1
，则
c(SiO
)=____________mol•L
-1
。
② 如图所示，随着温度升高，除磷率下降，其原因是 Mg 3 (PO 4 ) 2 溶解度增大、 ___________________________ ；随着温度升高，除硅率升高，其原因是 ______________________________ 。
（ 3 ）沉钒：此过程反应温度需控制在 50℃ 左右，温度不能过高的原因为 _____________________ 。
（ 4 ）灼烧：在灼烧 NH 4 VO 3 的过程中，固体的残留率 (
×100%)随温度变化的曲线如图所示，则
A~B
段发生反应的方程式为
____________________________________
。
【答案】（ 1 ） Na 2 CO 3 +O 2 +V 2 O 3
2NaVO
3
+CO
2
（ 2 ） ① 0.08 ② 促进 Mg 2+ 水解生成 Mg(OH) 2 ；促进
水解生成硅酸沉淀 促进SiO
水解生成硅酸沉淀
（ 3 ） NH 4 Cl受热会分解
（ 4 ） 2HVO 3
V
2
O
5
+H
2
O
【分析】
根据已知信息，流程第一步焙烧时 V 2 O 3 、 SiO 2 、 P 2 O 5 依次转化为 NaVO 3 、 Na 2 SiO 3 、 Na 3 PO 4 ，第三步加入 MgSO 4 生成 MgSiO 3 、 Mg 3 (PO 4 ) 2 沉淀， NaVO 3 进入后续步骤，在第四步生成 NH 4 VO 3 沉淀，再经过灼烧、还原得到钒单质。
【解析】
（ 1 ）依据 V 2 O 3 反应生成 NaVO 3 ， V 元素化合价升高，需要氧化剂，故空气中 O 2 要参与反应，即 V 2 O 3 + Na 2 CO 3 +O 2
2NaVO
3
+CO
2
。
（ 2 ） ① K sp [Mg 3 (PO 4 ) 2 ]=
=2.7×10
-27
，解之得
，由
K
sp
(MgSiO
3
)=
=2.4×10
-5
，解得
。
②
，升温促进促进
Mg
2+
水解，导致沉淀溶解平衡右移，故除磷率下降；
，升温促进
水解成
H
2
SiO
3
，沉淀溶解平衡右移，但
H
2
SiO
3
是沉淀，故除硅率升高。
（ 3 ） NH 4 Cl受热易分解，故温度不能过高。
（ 4 ）设 NH 4 VO 3 为 1mol ，即 117g ，起始到 A 点失去质量 =117g×(1-85.47%) ≈ 17g ，结合铵盐受热分解一般产生 NH 3 ，故推测 A 物质为 HVO 3 ，酸分解一般产生氧化物和水，故推测 B 点为 VO x ，根据 V 元素守恒 n(VO x )=1mol，则 (51+16x)g/mol×1mol=117g×77.78% ，解得 x=2.5 ，故 B 点为： VO 2.5 ，即 V 2 O 5 ，所以 A 到 B 段方程式为： 2HVO 3
V
2
O
5
+H
2
O。
【综合练习 2 】实验室以含镍废料 ( 主要成分为 NiO ，含少量 FeO 、 Fe 2 O 3 、 CoO 、 BaO 和 SiO 2 )为原料制备 Ni x O y 和碳酸钴 (CoCO 3 )的工艺流程如图。
请回答以下问题：
（ 1 ） “ 滤渣 Ⅰ” 主要成分是 ___________ ， “ 酸浸 ” 过程中镍的浸出率与温度和时间的关系如图 1 所示，酸浸的最佳温度和时间是 ___________ 。
（ 4 ）资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如表关系。
温度
低于 30.8℃
30.8℃～ 53.8℃
53.8℃～ 280℃
高于 280℃
晶体形态
NiSO 4 •7H 2 O
NiSO 4 •6H 2 O
多种结晶水合物
NiSO 4
从 NiSO 4 溶液获得稳定的 NiSO 4 •6H 2 O晶体的操作依次是蒸发浓缩、 _____________________________ 。
（ 5 ） NiSO 4 •6H 2 O晶体煅烧时剩余固体质量与温度变化曲线如图 2 ，该曲线中 B 段所表示氧化物的化学式为 _________________ 。
【答案】（ 1 ） SiO 2 、 BaSO 4 70 ℃和 120 min
（ 4 ）冷却至 30.8℃ ～ 53.8℃ 之间时结晶、过滤、洗涤、干燥
（ 5 ） Ni 2 O 3
【解析】
（ 1 ）由上述分析可知， “ 滤渣 I" 主要成分为 SiO 2 、 BaSO 4 ；由图 1 可知酸浸时温度越低，镍浸出率越高越好。由图示可知酸浸的最佳温度和时间是 70℃ 和 120 min ；
（ 4 ）从 NiSO 4 溶液获得 NiSO 4 ·6H 2 O晶体的操作依次是蒸发浓缩、冷却至 30.8℃ ～ 53.8℃ 之间时结晶、过滤、洗涤、干燥得到 NiSO 4 ·6H 2 O晶体；
（ 5 ） 26.3 g NiSO 4 ·6H 2 O晶体的物质的量为 n(NiSO 4 ·6H 2 O)=
，由图可知
0.1 mol NiSO
4
·6H
2
O晶体中含有
Ni
的物质的量为
0.1 mo1
，其质量为
m(Ni)=5.9 g
，晶体受热分解失去结晶水，再分解生成
Ni
x
O
y
，其质量为
8.3 g
，则其中含有
O
的质量为
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
点氧化物的化学式为
Ni
2
O
3
。