第十章 核心素养提升突破8 化学反应原理在物质制备中的调控作用-【创新教程】2024高考化学复习大一轮教师用书word（老教材，人教版）

　　　　　　　　　　化学反应原理在物质制备中的调控作用 [素养突破] 物质制备及性质验证实验是高考热点，物质制备主要以气体、无机物、有机物的制备为载体，考查学生物质制备原料预处理的常用方法及作用，以及化工生产适宜条件的选择与控制，产率的计算等；2020年全国卷Ⅰ及2020全国卷Ⅲ中均以模拟工业生产微型流程为载体的物质的制备，然后附加物质的转化、物质的净化、化学反应原理、原料的循环使用及其意义和反应条件的调控等等，设计的内容以基础知识为主，但学生得分率不高，在一轮复习中应引起我们足够的重视。 核心素养 变化 观念 能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化的本质特征是有新物质生成，并伴有能量变化。 平衡 思想 认识化学反应有一定限度、速率，是可以调控的。能多角度、动态地分析化学变化，运用化学反应原理解决简单的化学实际问题。 1.物质制备原料预处理的常用方法及作用 方法 作用 研磨 减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率 水浸 与水接触反应或溶解 酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属进入溶液，不溶物通过过滤除去 碱浸 与碱接触反应或溶解，使非金属元素进入溶液，不溶物通过过滤除去 灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化 煅烧 改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解 2.化工生产适宜条件的选择 (1)选择依据 ①从反应速率分析，既不能过快，又不能过慢。 ②从化学平衡移动分析，既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性。 ③从原料的利用率分析，增加易得廉价的原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本。 ④从实际生产能力分析，如设备承受高温、高压能力。 ⑤注意催化剂的活性对温度的限制。 (2)常用控制反应条件的方法 ①调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物的沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：一是能与H＋(或OH－)反应，使pH增大(或减小)；二是不引入新杂质。 ②控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。 ③趁热过滤。防止某物质降温时会析出。 ④冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解消耗。 ⑤用某些有机试剂清洗。考虑降低物质的溶解度，有利于析出、减少损耗和提高利用率等。 [素养提升] 1．(2020·全国卷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。 该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Al3＋ Mn2＋ 开始沉淀pH 1.9 7.0 3.0 8.1 完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 10.1 回答下列问题： (1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是　________________________________　。 (2)“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO，同时还有　________　离子被氧化。写出VO＋转化为VO反应的离子方程式_____________________________________。 (3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K＋、Mg2＋、Na＋、　________　，以及部分的　________　。 (4)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是________________________________________________________________________。 (5)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是________________________________________________________________________。 (6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是________________________________________________________________________。 解析：(1)“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)；(2)“酸浸氧化”中，钒矿粉中的Fe3O4与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3和水，MnO2具有氧化性，Fe2＋具有还原性，则VO＋和VO2＋被氧化成VO的同时还有Fe2＋被氧化，反应的离子方程式为MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe