無水乙醇過濾洗滌乾燥的優點

⑴ 化學試驗中各種「無水溶劑」的處理方法

常用有機溶劑無水處理
1丙酮：沸點56.2℃，折光率1.358 8，相對密度0.789 9。
普通丙酮常含有少量的水及甲醇、乙醛等還原性雜質。其純化方法有： ⑴於250mL丙酮中加入2.5g高錳酸鉀迴流，若高錳酸鉀紫色很快消失，再加入少量高錳酸鉀繼續迴流，至紫色不褪為止。然後將丙酮蒸出，用無水碳酸鉀或無水硫酸鈣乾燥，過濾後蒸餾，收集55~56.5℃的餾分。用此法純化丙酮時，須注意丙酮中含還原性物質不能 太多，否則會過多消耗高錳酸鉀和丙酮，使處理時間增長。
⑵將100mL丙酮裝入分液漏斗中，先加入4mL10%硝酸銀溶液，再加入
3.6mL1mol/L氫氧化鈉溶液，振搖10min，分出丙酮層，再加入無水硫酸鉀或無水硫酸鈣進行乾燥。最後蒸餾 收集55~56.5℃餾分。此法比方法⑴要快，但硝酸銀較貴，只宜做小量純化用。
2、苯：沸點80.1℃，折光率1.501 1，相對密度0.87865。
普通苯常含有少量水和噻吩，噻吩和沸點84℃，與苯接近，不能用蒸餾的方法除去。
噻吩的檢驗：取1mL苯加入2mL溶有2mg吲哚醌的濃硫酸，振盪片刻，若酸層號藍綠色，即表示有噻吩存在。
噻吩和水的除去：將苯裝入分液漏斗中，加入相當於苯體積七分之一的濃硫酸，振搖使噻吩磺化，棄去酸液，再加入新的濃硫酸，重復操作幾次，直到酸層呈現無色或淡黃色並檢驗無噻吩為止。
將上述無噻吩的苯依次用10%碳酸鈉溶液和水洗至中性，再用氯化鈣乾燥，進行蒸餾，收集80℃的餾分，最後用金屬鈉脫去微量的水得無水苯。 氯仿
沸點61.7℃，折光率1.445 9，相對密度1.483 2。
氯仿在日光下易氧化成氯氣、氯化氫和光氣（劇毒），故氯仿應貯於棕色瓶中。市場上供應的氯仿多用1%酒精做穩定劑，以消除產生的光氣。氯仿中乙醇的檢驗可用碘仿反應；游離氯化氫的檢驗可用硝酸銀的醇溶液。
除去乙醇可將氯仿用其二分之一體積的水振搖數次分離下層的氯仿，用氯化
鈣乾燥24h，然後蒸餾。
另一種純化方法：將氯仿與少量濃硫酸一起振動兩三次。每200mL氯仿用10mL濃硫酸，分去酸層以後的氯仿用水洗滌，乾燥，然後蒸餾。
除去乙醇後的無水氯仿應保存在棕色瓶中並避光存放，以免光化作用產生光氣。 二氯甲烷
沸點40℃，折光率1.424 2，相對密度1.326 6。
使用二氯甲烷比氯仿安全，因此常常用它來代替氯仿作為比水重的萃取劑。普通的二氯甲烷一般都能直接做萃取劑用。如需純化，可用5%碳酸鈉溶液洗滌，再用水洗滌，然後用無水氯化鈣乾燥，蒸餾收集40~41℃的餾分，保存在棕色瓶中。
3、二氧六環：沸點101.5℃，熔點12℃，折光率1.442 4，相對密度1.033 6。
二氧六環能與水任意混合，常含有少量二乙醇縮醛與水，久貯的二氧六環可能含有過氧化物（鑒定和除去參閱乙醚）。二氧六環的純化方法，在500mL二氧六環中加入8mL濃鹽酸和50mL水的溶液，迴流6~10h，在迴流過程中，慢慢通入氮氣以除去生成的乙醛。冷卻後，加入固體氫氧化鉀，直到不能再溶解為止，分去水層，再用固體氫氧化鉀乾燥24h。
然後過濾，在金屬鈉存在下加熱迴流8~12h，最後在金屬鈉存在下蒸餾 ，壓入飢絲密封保存。精製過的1,4-二氧環己烷應當避免與空氣接觸。 二硫化碳
沸點46.25℃，折光率1.631 9，相對密度1.2632。
二硫化碳為有毒化合物，能使血液神經組織中毒。具有高度的揮發性和易燃性，因此，用時應避免與其蒸氣接觸。
對二硫化碳純度要求不高的實驗，在二硫化碳中加入少量無水氯化鈣乾燥幾小時，在水浴55℃~65℃下加熱蒸餾、收集。如需要制備較純的二硫化碳，在試劑級的二硫化碳中加入0.5%高錳酸鉀水溶液洗滌三次。除去硫化氫再用汞不斷振盪以除去硫。最後用2.5%硫酸汞溶液洗滌，除去所有的硫化氫（洗至沒有惡臭為止），再經氯化鈣乾燥，蒸餾收集 。 DMFN，N-二甲基甲醯胺 沸點149~156℃，折光率1.430 5，相對密度0.948 7。無色液體，與多數有機溶劑和水可任意混合，對有機和無機化合物的溶解性能較好。 N，N-二甲基甲醯胺含有少量水分。常壓蒸餾時有些分解，產生二甲胺和一氧化碳。在有酸或鹼存在時，分解加快。所以加入固體氫氧化鉀（鈉）在室溫放置數小時後，即有部分分解。因此，最常用硫酸鈣、硫酸鎂、氧化鋇、硅膠或分子篩乾燥，然後減壓蒸餾，收集76℃/4800Pa(36mmHg)的餾分。其中如含水較多時，可加入其1/10體積的苯，在常壓及80℃以下蒸去水和苯，然後再用無水硫酸鎂或氧化鋇乾燥，最後進行減壓蒸餾。純化後的N，N-二甲基甲醯胺要避光貯存。
N，N-二甲基甲醯胺中如有游離胺存在，可用2，4二硝基氟苯產生顏色來檢查。
DMSO(結構簡式：(CH3)2-S-O) 二甲基亞碸
沸點189℃，熔點18.5℃,折光率1.4783，相對密度1.100。二甲基亞碸能與水混合，可用分子篩長期放置加以乾燥。然後減壓蒸餾，收集
76℃/1600Pa(12mmHg)餾分。蒸餾時，溫度不可高於90℃，否則會發生歧化反應生成二甲碸和二甲硫醚。也可用氧化鈣、氫化鈣、氧化鋇或無水硫酸鋇來乾燥，然後減壓蒸餾。也可用部分結晶的方法純化。
二甲基亞碸與某些物質混合時可能發生爆炸，例如氫化鈉、高碘酸或高氯酸鎂等應予注意。 乙醇
沸點78.5℃，折光率1.361 6，相對密度0.789 3。
制備無水乙醇的方法很多，根據對無水乙醇質量的要求不同而選擇不同的方法。
若要求98%~99%的乙醇，可採用下列方法：
⑴利用苯、水和乙醇形成低共沸混合物的性質，將苯加入乙醇中，進行分餾，在64.9℃時蒸出苯、水、乙醇的三元恆沸混合物，多餘的苯在68.3與乙醇形成二元恆沸混合物被蒸出，最後蒸出乙醇。工業多採用此法。
⑵用生石灰脫水。於100mL95%乙醇中加入新鮮的塊狀生石灰20g，迴流3~5h，然後進行蒸餾。
若要99%以上的乙醇，可採用下列方法：
⑴在100mL99%乙醇中，加入7g金屬鈉，待反應完畢，再加入27.5g鄰苯二甲二乙酯或25g草酸二乙酯，迴流2~3h，然後進行蒸餾。
金屬鈉雖能與乙醇中的水作用，產生氫手和氫氧化鈉，但所生成的氫氧化鈉又與乙醇發生平衡反應，因此單獨使用金屬鈉不能完全除去乙醇中的水，須加入過量的高沸點酯，如鄰苯二甲酸二乙酯與生成的氫氧化鈉作用，抑制上述反應，從而達到進一步脫水的目的。
⑵在60mL99%乙醇中，加入5g鎂和0.5g碘，待鎂溶解生成醇鎂後，再加入900mL99%乙醇，迴流5h後，蒸餾，可得到99.9%乙醇。
由於乙醇具有非常強的吸濕性，所以在操作時，動作要迅速，盡量減少轉移次數以防止空氣中的水分進入，同時所用儀器必須事前乾燥好。 乙醚
沸點34.51℃，折光率1.352 6，相對密度0.713 78。普通乙醚常含有2%乙醇和0.5%水。久藏的乙醚常含有少量過氧化物
過氧化物的檢驗和除去：在干凈和試管中放入2~3滴濃硫酸，1mL2%碘化鉀溶液（若碘化鉀溶液已被空氣氧化，可用稀亞硫酸鈉溶液滴到黃色消失）和1~2滴澱粉溶液，混合均勻後加入乙醚，出現藍色即表示有過氧化物存在。除去過氧化物可用新配製的硫酸亞鐵稀溶液（配製方法是FeSO4?H2O60g，100mL水和6mL濃硫酸）。將100mL乙醚和10mL新配製的硫酸亞鐵溶液放在分液漏斗中洗數次，至無過氧化物為止。
醇和水的檢驗和除去：乙醚中放入少許高錳酸鉀粉末和一粒氫氧化鈉。放置後，氫氧化鈉表面附有棕色樹脂，即證明有醇存在。水的存在用無水硫酸銅檢驗。先用無水氯化鈣除去大部分水，再經金屬鈉乾燥。其方法是：將100mL乙醚放在乾燥錐形瓶中，加入20~ 25g無水氯化鈣，瓶口用軟木塞塞緊，放置一天以上，並間斷搖動，然後蒸餾，收集33~ 37℃的餾分。用壓鈉機將1g金屬鈉直接壓成鈉絲放於盛乙醚的瓶中，用帶有氯化鈣乾燥管的軟木塞塞住。或在木塞中插一末端拉成毛細管的玻璃管，這樣，既可防止潮氣浸入 ，又可使產生的氣體逸出。放置至無氣泡發生即可使用；放置後，若鈉絲表面已變黃變粗時，須再蒸一次，然後再壓入鈉絲。 乙酸乙酯
沸點77.06℃，折光率1.372 3，相對密度0.900 3。
乙酸乙酯一般含量為95%~98%, 含有少量水、乙醇和乙酸。可用下法純化：於1000mL乙酸
乙酯中加入100mL乙酸酐，10滴濃硫酸，加熱迴流4h，除去乙醇和水等雜質，然後進行蒸
餾。餾液用20~30g無水碳酸鉀振盪，再蒸餾。產物沸點為77℃，純度可達以99%。 甲醇
沸點64.96℃，折光率1.328 8，相對密度0.791 4。
普通未精製的甲醇含有0.02%丙酮和0.1%水。而工業甲醇中這些雜質的含量達0.5%~1%。
為了製得純度達99.9%以上的甲醇，可將甲醇用分餾柱分餾。收集64℃的餾分，再用鎂去水（與制備無水乙醇相同）。甲醇有毒，處理時應防止吸入其蒸氣。 石油醚
石油醚為輕質石油產品，是低相對分子質量烷烴類的混合物。其沸程為30~150℃，收集的溫度區間一般為30℃左右。有30~60℃，60~90℃，90~120℃等沸程規格的石油醚。其中含有少量不飽和烴，沸點與烷烴相近，用蒸餾法無法分離。
石油醚的精製通常將石油醚用其體積的濃硫酸洗滌2~3次，再用10%硫酸加入高錳酸鉀配成的飽和溶液洗滌，直至水層中的紫色不再消失為止。然後再用水洗，經無水氯化鈣乾燥後蒸餾。若需絕對乾燥的石油醚，可加入鈉絲（與純化無水乙醚相同）。 吡啶
沸點115.5℃，折光率1.509 5，相對密度0.981 9。
分析純的吡啶含有少量水分，可供一般實驗用。如要製得無水吡啶，可將吡啶與粒氫氧化鉀（鈉）一同迴流，然後隔絕潮氣蒸出備用。乾燥的吡啶吸水性很強，保存時應將容器口用石蠟封好。
二氧六環
沸點101.5℃，熔點12℃，折光率1.442 4，相對密度1.033 6。
二氧六環能與水任意混合，常含有少量二乙醇縮醛與水，久貯的二氧六環可能含有過氧化物（鑒定和除去參閱乙醚）。二氧六環的純化方法，在500mL二氧六環中加入8mL濃鹽酸和50mL水的溶液，迴流6~10h，在迴流過程中，慢慢通入氮氣以除去生成的乙醛。冷卻後，加入固體氫氧化鉀，直到不能再溶解為止，分去水層，再用固體氫氧化鉀乾燥24h。然後過濾，在金屬鈉存在下加熱迴流8~12h，最後在金屬鈉存在下蒸餾 ，壓入飢絲密封保存。精製過的1,4-二氧環己烷應當避免與空氣接觸。

⑵ 高考化學－工藝流程專項復習系列 專項4－溫度條件的控制

專項4－溫度條件的控制

一．升高溫度

1．促進某些離子的水解，如高價金屬陽離子，易水解的陰離子

【練習1】目前世界上新建的金礦中約有80%都採用氧化法提金。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

「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】溫度的汪早升高，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，部分鹼從溶液中析出。

 

【練習2】某化工廠「用含NiO的廢料(雜質為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_________________________。

【答案】70    隨著溫度的升高，Ni2+水解程度增大，從而形成一定量的Ni(OH)2沉澱

【解析】由圖可知當溫度在70°左右時鎳的浸出率較高，故酸浸時適宜的溫度為70°C；Ni2+能水解，生成Ni(OH)2，升溫能促進水解，所以80℃左右濾渣1中會含有一定量的Ni(OH)2。

【練習3】氯化亞銅是一種重要的化工產品，常用作有機合成催化劑，還可用於顏料、防腐等工業，它不溶於H2SO4、HNO3和醇，微溶於水，可溶於濃鹽酸和氨水，在潮濕空氣中易水解氧化成綠色的鹼式氯化銅[Cu2（OH）3Cl]。以海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）為原料，採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晶體水洗後要立即用無水乙醇洗滌，在真空乾燥機內於70℃乾燥2h，冷卻密封仿搏包裝。70℃真空乾燥、密封包裝的原因是____________________________________________________________。

（2）如圖是各反應物在最佳配比條件下，反應溫度對CuCl產率影響．由圖可知，溶液溫度控制在60℃時，CuCl產率能達到94%，當溫度高於65℃時，CuCl產率會下降，其原因可能是______________________________________________________________________________________________。

【答案】（1）真空乾燥可以加快乙醇和水的揮發，密封包裝可以防止CuCl在潮濕空氣中水解、氧化；

（2）因在60℃時CuCl產率最大，根據信息可知，隨溫度升高，促進了CuCl的水解，CuCl被氧化的速度加快。

【練習4】TiO2·xH2O沉澱與雙氧水、氨水反應40min所得實驗結果如下表所示：

溫度/℃

30

35

40

45

50

TiO2·xH2O轉化率

92

95

97

93

88

分析40℃時TiO2·xH2O轉化率最高的原因_____________________。

【答案】40℃時TiO2•xH2O轉化率最高，因低於40℃，TiO2•xH2O轉化反應速率隨溫度升高而增加，超過40℃，雙氧水分解與氨困大雀氣逸出導致TiO2•xH2O轉化反應速率下降   

【解析】40℃時TiO2•xH2O轉化率最高，因低於40℃，TiO2•xH2O轉化反應速率隨溫度升高而增加，超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導致TiO2•xH2O轉化反應速率下降。

 

2．促進平衡向吸熱方向移動

【練習1】二硫化鉬是重要的固體潤滑劑，被譽為「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)制備高純二硫化鉬的一種生產工藝如圖：

（4）由圖分析可知產生MoS3沉澱的流程中選擇的最優溫度和時間是___________，利用化學平衡原理分析低於或高於最優溫度時，MoS3的產率均下降的原因_______________________________________。

（5）利用低品相的原料制備高純產品是工業生產中的普遍原則。如圖所示，反應[Ni(s)+4CO(g)

【答案】（4）40℃、30min    溫度太低，反應MoS42-+2H+

【解析】（4）根據圖象可知，40℃、30min MoS3沉澱率達到最大，所以最優溫度和時間是40℃、30min；溫度太低，反應MoS42-+2H+

（5）[Ni(s)+4CO(g)

 

3．加快反應速率或溶解速率

【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。採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）

【解析】「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）；

（1）研究溫度對「降解」過程中有機物去除率的影響，實驗在如圖1所示的裝置中進行。

①在不同溫度下反應相同時間，發現溫度從60℃升高到95℃時，有機物去除率從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；______________________________________。

【答案】溫度升高，反應速率加快   

【解析】①升高溫度，反應速率加快，在相同時間內有機物反應的更多，去除率增加。

【練習3】「浸取」步驟中，能加快浸取速率的方法有___________(任寫兩種)。

【答案】將橄欖石尾礦粉碎、適當增大鹽酸的濃度、適當提高反應的溫度等   

【解析】「浸取」步驟中，能加快浸取速率的方法有將橄欖石尾礦粉碎、適當增大鹽酸的濃度、適當提高反應的溫度等。

 

4．使沸點相對低的原料氣化，或者降低在溶液中的氣體溶解度

【練習1】實驗室用如圖所示的裝置模擬燃煤煙氣脫硫實驗：

研究發現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的關系如圖所示，在pH為5.6時脫硫效果最佳，石灰石漿液

【答案】石灰石的溶解度減小，與

【解析】由脫硫效率與石灰石漿液pH的關系圖知，在pH為5.6時脫硫效果最佳，pH增大，石灰石的溶解度減小，與

【練習2】以甲酸和碳酸鉀為原料生產二甲酸鉀，實驗測得反應條件對產品回收率的影響如下：

表1 反應溫度對產品回收率的影響

反應溫度（℃）

20

30

40

50

60

70

80

產品回收率（%）

75．6

78．4

80．6

82．6

83．1

82．1

73．7

②實際生產二甲酸鉀時應選擇的最佳反應條件是反應溫度應控制在____________℃~____________℃，由表1可知反應溫度過高，反應回收率反而會降低，其原因可能是___________________________________________。

【答案】溫度過高，甲酸揮發   

【解析】從表1可看出，溫度控制在50℃~60℃二甲酸鉀的產率較高，溫度過高，反應回收率反而會降低，其原因可能是：甲酸易揮發，溫度太高甲酸揮發了。

【練習3】實驗室中用FeSO4溶液與NaOH溶液制備Fe(OH)2，裝置如圖，請回答下列問題：

配製NaOH溶液時使用的蒸餾水通常要煮沸，其目的是__________________________________。

【答案】除去水中溶解的氧氣   

【解析】硫酸亞鐵易被氧化而變質，因此配製NaOH溶液時，應排除溶液中的氧氣，可用加熱溶液的方法除去溶解的氧氣。

【練習4】四氯化錫用作媒染劑和有機合成上的氯化催化劑，實驗室制備四氯化錫的反應、裝置示意圖和有關信息數據如下：

②無水四氯化錫是無色易流動的液體，熔點-33℃，沸點114.1℃。

實驗製得的SnCl4中因溶解了C12而略顯黃色，提純SnCl4的方法是________________。

【答案】加熱蒸餾

【解析】由於SnCl4的沸點114.1℃，因此如果實驗製得的SnCl4中因溶解了C12而略顯黃色，提純SnCl4的方法是加熱蒸餾。

【練習5】白雲石的主要成份是CaCO3·MgCO3，在我國有大量的分布。以白雲石為原料生產的鈣鎂系列產品有廣泛的用途。白雲石經煅燒、熔化後得到鈣鎂的氫氧化物，再經過碳化實現Ca2+、Mg2+的分離。碳化反應是放熱反應，化學方程式如下：Ca(OH)2+Mg(OH)2+3CO2

碳化溫度保持在50~60℃。溫度偏高不利於碳化反應，原因是__________________、__________________。溫度偏低也不利於碳化反應，原因是___________________________。

【答案】二氧化碳的溶解度小；碳酸氫鎂分解，反應速率較小。

【解析】該反應為放熱反應，而且是可逆的，當溫度過高時，平衡逆反應方向移動，二氧化碳的溶解度減小，導致鈣鎂離子的分離減弱，Mg(HCO3)2是易分解，溫度過高就分解了，溫度過低，反應速率太小，導致得到產物消耗的時間太長，不利於碳化反應，故答案為：二氧化碳的溶解度小、碳酸氫鎂分解；反應速率較小。

 

5．除去熱不穩定的雜質，如NH 4 HCO 3 、NH4(CO 3 ) 2 、 KMnO 4 、NH 4 C1等物質

【練習1】物質的分離與提純是化學的重點，請根據下列實驗目的，分別選擇相應的操作和實驗裝置。下列為操作：

a．蒸餾  b．結晶法  c．加適量水，過濾  d．加熱（或灼燒）  e．加適量鹽酸，蒸發  f．萃取分液  g．分液 h．升華

下列為實驗裝置：

（1）除去氯化鈉晶體中的碳酸鈉：______、______（分別填操作序號及實驗裝置圖編號，下同）。

（2）除去碳酸鈣中的氯化鈉：_______、______。

（3）分離乙酸（沸點118℃）和乙酸乙酯（沸點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：_______、_______。

【答案】e    2    c    1    a    5    f    4    d    3    h    6    

【解析】

（1）碳酸鈉與鹽酸反應生成NaCl，則加適量鹽酸，蒸發可分離，對應於裝置2，故答案為e；2；

（2）碳酸鈣不溶於水，氯化鈉晶體溶於水，則選擇過濾法可分離，對應於裝置1，故答案為c；1；

（3）二者互溶，但沸點不同，則選擇蒸餾法分離，對應於裝置5，故答案為a；5；

（4）溴不易溶於水，易溶於有機溶劑，則選擇萃取、分液法分離，對應於裝置4，故答案為f；4；

（5）碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣，則選擇加熱分解法除雜，對應於裝置3，故答案為d；3；

（6）碘容易升華，則選擇升華法分離固體食鹽和碘，對應於裝置6，故答案為h；6。

 

二．降低溫度

1．防止某物質在高溫時會分解（或溶解）

【練習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，採用「低溫焙燒」而不採用「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2Ag2O

【練習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℃後脫除率變化的原因：____________________。

【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

【練習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。

【練習5】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】溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸出導致Ti元素浸出率下降。

【練習6】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；

 

2．使化學平衡向著放熱方向移動

【練習1】乙酸苯酚酯制備： 將

①用碎冰塊代替水可能的原因是：______________________________________ ．

【答案】該反應是放熱反應，碎冰溫度低有利於酯的生成   

【解析】①碎冰溫度低有利於酯的生成，故答案為：該反應是放熱反應，碎冰溫度低有利於酯的生成。

 

3．使某個沸點高的產物液化，使其與其他物質分離

【練習1】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：

（註：SiCl4的沸點是57.6ºC，金屬氯化物的沸點均高於150ºC）

向反應器中通入Cl2前，需通一段時間的N2。高溫反應後，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沸點均高於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，便於與SiCl4分開。

 

4．降低晶體的溶解度，減少損失。

【練習1】碳酸鋰廣泛應用於化工、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

0

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，主要原因是溫度低於250℃，反應速率較慢，溫度高於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後續中還需要除去過量的硫酸，增加後續雜質的處理量、增加後續中和酸的負擔。

（2）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。

【練習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微溶於水，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)、沉澱反應的溫度(圖b)與鈷的沉澱率關系如圖所示：

①隨n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，鈷的沉澱率先逐漸增大後又逐漸減小的原因________________________。

②沉澱反應時間為10 min，溫度在50℃以上時，隨溫度升高而鈷的沉澱率下降的可能原因是_______________________________________________________________________________________________。

【答案】①過量的C2O42-與Co2+反應生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解    ②它的溶解度隨溫度升高而逐漸增大    

【解析】①隨n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，過量的C2O42-與Co2+反應生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解，鈷的沉澱率先逐漸增大後又逐漸減小；

②沉澱反應時間為10 min，溫度在50℃以上時，溶解度隨溫度升高而逐漸增大。

 

5．減少能源成本，降低對設備的要求

【練習1】目前常用的工業生產純鹼的方法是「聯合制鹼法（侯氏制鹼法）」

世界上最早工業生產碳酸鈉的方法是「路布蘭法」，其流程如下：

與「路布蘭法」相比，「聯合制鹼法』的優點之一是_________________________。

【答案】原料利用率高，反應所需溫度低，耗能少    

【解析】據流程可知：路布蘭法是利用食鹽晶體和濃硫酸在600°C到700°C下反應生成硫酸鈉和氯化氫，再利用C與石灰石和硫酸鈉在1000°C生成碳酸鈉；侯德榜研究出聯合制鹼法為在飽和的氯化鈉溶液中直接通入氨氣和CO2，得到氯化銨和碳酸氫鈉晶體，並利用碳酸氫鈉的分解製得純鹼，

 

 

三．控制溫度（用水浴或油浴控溫）

1 ． 防止某種物質溫度過高時會分解或揮發

【2019江蘇】實驗室以工業廢渣（主要含CaSO4·2H2O，還含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）為原料製取輕質CaCO3和(NH4)2SO4晶體，其實驗流程如下：

（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】由於銨鹽具有不穩定性，受熱易分解，所以溫度過高，（NH4）2CO3分解，從而使CaSO4轉化率下降；由於浸取過程中的反應屬於固體與溶液的反應（或發生沉澱的轉化），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）。

 

2 ． 控制固體的溶解與結晶

【習題1】【2017新課標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。制備流程如圖所示：

有關物質的溶解度如圖所示。向「濾液3」中加

⑶ 下列有關實驗的操作或敘述錯誤的是（）A．硫酸亞鐵銨晶體過濾後用無水乙醇洗滌而不要用水洗滌主要是

A．硫酸亞鐵銨復易溶於水，難溶制於酒精，使用無水乙醇代替水進行洗滌，主要是為了防止硫酸亞鐵銨晶體溶解損失，故A正確；
B．醋酸為弱電解質，滴定終點時，生成了強鹼弱酸鹽，溶液呈鹼性，甲基橙的變色范圍是3.1～4.4，不能用甲基橙為酸鹼指示劑，否則誤差較大，應選擇鹼性變色范圍內的指示劑如酚酞，故B錯誤；
C．減壓過濾，利用大氣壓強原理，用減小壓力的方法加快過濾的速率，可加快過濾速度，並能得到較乾燥的沉澱，膠狀沉澱會粘在濾紙上，顆粒太小的沉澱可通過濾紙，所以減壓過濾不宜用於過濾膠狀沉澱或顆粒太小的沉澱；沉澱的顆粒較大，靜止後容易沉降至容器底部，常用傾析法分離，故C正確；
D．制備阿司匹林，將鄰羥基苯甲酸與乙酸酐置於水浴85～90℃的錐形瓶中充分反應，可防止有機物揮發，達到反應受熱均勻，易於控制的效果，5～10min保證充分反應，鄰羥基苯甲酸與乙酸酐發生取代反應生成阿司匹林和乙酸，該反應為，冷卻後，向錐形瓶中加一定量的水，乙酸能與水以任意比互溶，阿司匹林微溶於水，阿司匹林析出，故D正確；
故選B．