无水乙醇过滤洗涤干燥的优点

⑴ 化学试验中各种“无水溶剂”的处理方法

常用有机溶剂无水处理
1丙酮：沸点56.2℃，折光率1.358 8，相对密度0.789 9。
普通丙酮常含有少量的水及甲醇、乙醛等还原性杂质。其纯化方法有： ⑴于250mL丙酮中加入2.5g高锰酸钾回流，若高锰酸钾紫色很快消失，再加入少量高锰酸钾继续回流，至紫色不褪为止。然后将丙酮蒸出，用无水碳酸钾或无水硫酸钙干燥，过滤后蒸馏，收集55~56.5℃的馏分。用此法纯化丙酮时，须注意丙酮中含还原性物质不能 太多，否则会过多消耗高锰酸钾和丙酮，使处理时间增长。
⑵将100mL丙酮装入分液漏斗中，先加入4mL10%硝酸银溶液，再加入
3.6mL1mol/L氢氧化钠溶液，振摇10min，分出丙酮层，再加入无水硫酸钾或无水硫酸钙进行干燥。最后蒸馏 收集55~56.5℃馏分。此法比方法⑴要快，但硝酸银较贵，只宜做小量纯化用。
2、苯：沸点80.1℃，折光率1.501 1，相对密度0.87865。
普通苯常含有少量水和噻吩，噻吩和沸点84℃，与苯接近，不能用蒸馏的方法除去。
噻吩的检验：取1mL苯加入2mL溶有2mg吲哚醌的浓硫酸，振荡片刻，若酸层号蓝绿色，即表示有噻吩存在。
噻吩和水的除去：将苯装入分液漏斗中，加入相当于苯体积七分之一的浓硫酸，振摇使噻吩磺化，弃去酸液，再加入新的浓硫酸，重复操作几次，直到酸层呈现无色或淡黄色并检验无噻吩为止。
将上述无噻吩的苯依次用10%碳酸钠溶液和水洗至中性，再用氯化钙干燥，进行蒸馏，收集80℃的馏分，最后用金属钠脱去微量的水得无水苯。 氯仿
沸点61.7℃，折光率1.445 9，相对密度1.483 2。
氯仿在日光下易氧化成氯气、氯化氢和光气（剧毒），故氯仿应贮于棕色瓶中。市场上供应的氯仿多用1%酒精做稳定剂，以消除产生的光气。氯仿中乙醇的检验可用碘仿反应；游离氯化氢的检验可用硝酸银的醇溶液。
除去乙醇可将氯仿用其二分之一体积的水振摇数次分离下层的氯仿，用氯化
钙干燥24h，然后蒸馏。
另一种纯化方法：将氯仿与少量浓硫酸一起振动两三次。每200mL氯仿用10mL浓硫酸，分去酸层以后的氯仿用水洗涤，干燥，然后蒸馏。
除去乙醇后的无水氯仿应保存在棕色瓶中并避光存放，以免光化作用产生光气。 二氯甲烷
沸点40℃，折光率1.424 2，相对密度1.326 6。
使用二氯甲烷比氯仿安全，因此常常用它来代替氯仿作为比水重的萃取剂。普通的二氯甲烷一般都能直接做萃取剂用。如需纯化，可用5%碳酸钠溶液洗涤，再用水洗涤，然后用无水氯化钙干燥，蒸馏收集40~41℃的馏分，保存在棕色瓶中。
3、二氧六环：沸点101.5℃，熔点12℃，折光率1.442 4，相对密度1.033 6。
二氧六环能与水任意混合，常含有少量二乙醇缩醛与水，久贮的二氧六环可能含有过氧化物（鉴定和除去参阅乙醚）。二氧六环的纯化方法，在500mL二氧六环中加入8mL浓盐酸和50mL水的溶液，回流6~10h，在回流过程中，慢慢通入氮气以除去生成的乙醛。冷却后，加入固体氢氧化钾，直到不能再溶解为止，分去水层，再用固体氢氧化钾干燥24h。
然后过滤，在金属钠存在下加热回流8~12h，最后在金属钠存在下蒸馏 ，压入饥丝密封保存。精制过的1,4-二氧环己烷应当避免与空气接触。 二硫化碳
沸点46.25℃，折光率1.631 9，相对密度1.2632。
二硫化碳为有毒化合物，能使血液神经组织中毒。具有高度的挥发性和易燃性，因此，用时应避免与其蒸气接触。
对二硫化碳纯度要求不高的实验，在二硫化碳中加入少量无水氯化钙干燥几小时，在水浴55℃~65℃下加热蒸馏、收集。如需要制备较纯的二硫化碳，在试剂级的二硫化碳中加入0.5%高锰酸钾水溶液洗涤三次。除去硫化氢再用汞不断振荡以除去硫。最后用2.5%硫酸汞溶液洗涤，除去所有的硫化氢（洗至没有恶臭为止），再经氯化钙干燥，蒸馏收集 。 DMFN，N-二甲基甲酰胺 沸点149~156℃，折光率1.430 5，相对密度0.948 7。无色液体，与多数有机溶剂和水可任意混合，对有机和无机化合物的溶解性能较好。 N，N-二甲基甲酰胺含有少量水分。常压蒸馏时有些分解，产生二甲胺和一氧化碳。在有酸或碱存在时，分解加快。所以加入固体氢氧化钾（钠）在室温放置数小时后，即有部分分解。因此，最常用硫酸钙、硫酸镁、氧化钡、硅胶或分子筛干燥，然后减压蒸馏，收集76℃/4800Pa(36mmHg)的馏分。其中如含水较多时，可加入其1/10体积的苯，在常压及80℃以下蒸去水和苯，然后再用无水硫酸镁或氧化钡干燥，最后进行减压蒸馏。纯化后的N，N-二甲基甲酰胺要避光贮存。
N，N-二甲基甲酰胺中如有游离胺存在，可用2，4二硝基氟苯产生颜色来检查。
DMSO(结构简式：(CH3)2-S-O) 二甲基亚砜
沸点189℃，熔点18.5℃,折光率1.4783，相对密度1.100。二甲基亚砜能与水混合，可用分子筛长期放置加以干燥。然后减压蒸馏，收集
76℃/1600Pa(12mmHg)馏分。蒸馏时，温度不可高于90℃，否则会发生歧化反应生成二甲砜和二甲硫醚。也可用氧化钙、氢化钙、氧化钡或无水硫酸钡来干燥，然后减压蒸馏。也可用部分结晶的方法纯化。
二甲基亚砜与某些物质混合时可能发生爆炸，例如氢化钠、高碘酸或高氯酸镁等应予注意。 乙醇
沸点78.5℃，折光率1.361 6，相对密度0.789 3。
制备无水乙醇的方法很多，根据对无水乙醇质量的要求不同而选择不同的方法。
若要求98%~99%的乙醇，可采用下列方法：
⑴利用苯、水和乙醇形成低共沸混合物的性质，将苯加入乙醇中，进行分馏，在64.9℃时蒸出苯、水、乙醇的三元恒沸混合物，多余的苯在68.3与乙醇形成二元恒沸混合物被蒸出，最后蒸出乙醇。工业多采用此法。
⑵用生石灰脱水。于100mL95%乙醇中加入新鲜的块状生石灰20g，回流3~5h，然后进行蒸馏。
若要99%以上的乙醇，可采用下列方法：
⑴在100mL99%乙醇中，加入7g金属钠，待反应完毕，再加入27.5g邻苯二甲二乙酯或25g草酸二乙酯，回流2~3h，然后进行蒸馏。
金属钠虽能与乙醇中的水作用，产生氢手和氢氧化钠，但所生成的氢氧化钠又与乙醇发生平衡反应，因此单独使用金属钠不能完全除去乙醇中的水，须加入过量的高沸点酯，如邻苯二甲酸二乙酯与生成的氢氧化钠作用，抑制上述反应，从而达到进一步脱水的目的。
⑵在60mL99%乙醇中，加入5g镁和0.5g碘，待镁溶解生成醇镁后，再加入900mL99%乙醇，回流5h后，蒸馏，可得到99.9%乙醇。
由于乙醇具有非常强的吸湿性，所以在操作时，动作要迅速，尽量减少转移次数以防止空气中的水分进入，同时所用仪器必须事前干燥好。 乙醚
沸点34.51℃，折光率1.352 6，相对密度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过氧化物
过氧化物的检验和除去：在干净和试管中放入2~3滴浓硫酸，1mL2%碘化钾溶液（若碘化钾溶液已被空气氧化，可用稀亚硫酸钠溶液滴到黄色消失）和1~2滴淀粉溶液，混合均匀后加入乙醚，出现蓝色即表示有过氧化物存在。除去过氧化物可用新配制的硫酸亚铁稀溶液（配制方法是FeSO4?H2O60g，100mL水和6mL浓硫酸）。将100mL乙醚和10mL新配制的硫酸亚铁溶液放在分液漏斗中洗数次，至无过氧化物为止。
醇和水的检验和除去：乙醚中放入少许高锰酸钾粉末和一粒氢氧化钠。放置后，氢氧化钠表面附有棕色树脂，即证明有醇存在。水的存在用无水硫酸铜检验。先用无水氯化钙除去大部分水，再经金属钠干燥。其方法是：将100mL乙醚放在干燥锥形瓶中，加入20~ 25g无水氯化钙，瓶口用软木塞塞紧，放置一天以上，并间断摇动，然后蒸馏，收集33~ 37℃的馏分。用压钠机将1g金属钠直接压成钠丝放于盛乙醚的瓶中，用带有氯化钙干燥管的软木塞塞住。或在木塞中插一末端拉成毛细管的玻璃管，这样，既可防止潮气浸入 ，又可使产生的气体逸出。放置至无气泡发生即可使用；放置后，若钠丝表面已变黄变粗时，须再蒸一次，然后再压入钠丝。 乙酸乙酯
沸点77.06℃，折光率1.372 3，相对密度0.900 3。
乙酸乙酯一般含量为95%~98%, 含有少量水、乙醇和乙酸。可用下法纯化：于1000mL乙酸
乙酯中加入100mL乙酸酐，10滴浓硫酸，加热回流4h，除去乙醇和水等杂质，然后进行蒸
馏。馏液用20~30g无水碳酸钾振荡，再蒸馏。产物沸点为77℃，纯度可达以99%。 甲醇
沸点64.96℃，折光率1.328 8，相对密度0.791 4。
普通未精制的甲醇含有0.02%丙酮和0.1%水。而工业甲醇中这些杂质的含量达0.5%~1%。
为了制得纯度达99.9%以上的甲醇，可将甲醇用分馏柱分馏。收集64℃的馏分，再用镁去水（与制备无水乙醇相同）。甲醇有毒，处理时应防止吸入其蒸气。 石油醚
石油醚为轻质石油产品，是低相对分子质量烷烃类的混合物。其沸程为30~150℃，收集的温度区间一般为30℃左右。有30~60℃，60~90℃，90~120℃等沸程规格的石油醚。其中含有少量不饱和烃，沸点与烷烃相近，用蒸馏法无法分离。
石油醚的精制通常将石油醚用其体积的浓硫酸洗涤2~3次，再用10%硫酸加入高锰酸钾配成的饱和溶液洗涤，直至水层中的紫色不再消失为止。然后再用水洗，经无水氯化钙干燥后蒸馏。若需绝对干燥的石油醚，可加入钠丝（与纯化无水乙醚相同）。 吡啶
沸点115.5℃，折光率1.509 5，相对密度0.981 9。
分析纯的吡啶含有少量水分，可供一般实验用。如要制得无水吡啶，可将吡啶与粒氢氧化钾（钠）一同回流，然后隔绝潮气蒸出备用。干燥的吡啶吸水性很强，保存时应将容器口用石蜡封好。
二氧六环
沸点101.5℃，熔点12℃，折光率1.442 4，相对密度1.033 6。
二氧六环能与水任意混合，常含有少量二乙醇缩醛与水，久贮的二氧六环可能含有过氧化物（鉴定和除去参阅乙醚）。二氧六环的纯化方法，在500mL二氧六环中加入8mL浓盐酸和50mL水的溶液，回流6~10h，在回流过程中，慢慢通入氮气以除去生成的乙醛。冷却后，加入固体氢氧化钾，直到不能再溶解为止，分去水层，再用固体氢氧化钾干燥24h。然后过滤，在金属钠存在下加热回流8~12h，最后在金属钠存在下蒸馏 ，压入饥丝密封保存。精制过的1,4-二氧环己烷应当避免与空气接触。

⑵ 高考化学－工艺流程专项复习系列 专项4－温度条件的控制

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=1×1038

“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】温度的汪早升高，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Fe2O3、 CaO、 CuO等)制备羟基氧化镍(2NiOOH·H2O)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，Ni2+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；Ni2+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H2SO4、HNO3和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2（OH）3Cl]。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，冷却密封仿搏包装。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】TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：

温度/℃

30

35

40

45

50

TiO2·xH2O转化率

92

95

97

93

88

分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因_____________________。

【答案】40℃时TiO2•xH2O转化率最高，因低于40℃，TiO2•xH2O转化反应速率随温度升高而增加，超过40℃，双氧水分解与氨困大雀气逸出导致TiO2•xH2O转化反应速率下降   

【解析】40℃时TiO2•xH2O转化率最高，因低于40℃，TiO2•xH2O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TiO2•xH2O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MoS2、SiO2以及CuFeS2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MoS3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，MoS3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)

【答案】（4）40℃、30min    温度太低，反应MoS42-+2H+

【解析】（4）根据图象可知，40℃、30min MoS3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MoS42-+2H+

（5）[Ni(s)+4CO(g)

 

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SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。

“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）；

（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：MnO2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

【答案】石灰石的溶解度减小，与

【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

【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FeSO4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SnCl4中因溶解了C12而略显黄色，提纯SnCl4的方法是________________。

【答案】加热蒸馏

【解析】由于SnCl4的沸点114.1℃，因此如果实验制得的SnCl4中因溶解了C12而略显黄色，提纯SnCl4的方法是加热蒸馏。

【练习5】白云石的主要成份是CaCO3·MgCO3，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Ca2+、Mg2+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+3CO2

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(HCO3)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Ag2O，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Ag2O又分解为Ag和O2(或2Ag2O

【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Ca5(PO4)3(OH)，还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。溶解度：Ca5(PO4)3(OH)<CaSO4·0.5H2O

（1）H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2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

【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，H2O2分解放出氧气。

【练习5】钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4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TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15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MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下：

（1）“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如右图所示，为减少 MnS2O6 的生成，“浸锰”的适宜温度是___________________________。

（2）向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3 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NH4HCO3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

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SiO2（7.8%）、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用流程如下：

（注：SiCl4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Cl2前，需通一段时间的N2。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SiCl4，铁元素转化成FeCl3，Mg元素转化成MgCl2，Al元素转化成AlCl3，SiCl4沸点是57.6℃，MgCl2、FeCl3、AlCl3沸点均高于150℃，加热到1500℃，MgCl2、FeCl3、AlCl3、SiCl4全部转化成气体I，80℃冷凝，SiCl4还是气体，而MgCl2、FeCl3、AlCl3状态是固体，便于与SiCl4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（Li2Al2Si4Ox）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

Li2CO3

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(LiCoO2)，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Co2O3和锂盐。

已知：CoC2O4·2H2O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C2O42－离子生成Co(C2O4)n2(n－1)－而溶解。

（4）“沉钴”过程中，(NH4)2C2O4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(C2O42－)：N(Co2＋)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C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(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(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，过量的C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(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CO2，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，

 

 

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CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4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CaSO4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CaSO4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，（NH4）2CO3分解，从而使CaSO4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CaSO4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CaSO4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·Cr2O3，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

⑶ 下列有关实验的操作或叙述错误的是（）A．硫酸亚铁铵晶体过滤后用无水乙醇洗涤而不要用水洗涤主要是

A．硫酸亚铁铵复易溶于水，难溶制于酒精，使用无水乙醇代替水进行洗涤，主要是为了防止硫酸亚铁铵晶体溶解损失，故A正确；
B．醋酸为弱电解质，滴定终点时，生成了强碱弱酸盐，溶液呈碱性，甲基橙的变色范围是3.1～4.4，不能用甲基橙为酸碱指示剂，否则误差较大，应选择碱性变色范围内的指示剂如酚酞，故B错误；
C．减压过滤，利用大气压强原理，用减小压力的方法加快过滤的速率，可加快过滤速度，并能得到较干燥的沉淀，胶状沉淀会粘在滤纸上，颗粒太小的沉淀可通过滤纸，所以减压过滤不宜用于过滤胶状沉淀或颗粒太小的沉淀；沉淀的颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部，常用倾析法分离，故C正确；
D．制备阿司匹林，将邻羟基苯甲酸与乙酸酐置于水浴85～90℃的锥形瓶中充分反应，可防止有机物挥发，达到反应受热均匀，易于控制的效果，5～10min保证充分反应，邻羟基苯甲酸与乙酸酐发生取代反应生成阿司匹林和乙酸，该反应为，冷却后，向锥形瓶中加一定量的水，乙酸能与水以任意比互溶，阿司匹林微溶于水，阿司匹林析出，故D正确；
故选B．