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微专题(二) 工艺流程中反应条件的控制及分离技术
反应条件的控制及分离提纯是化工流程中的难点,需重点强化。条件控制是化工生产和实验中的重要手段,通过控制条件使反应向着实际需要的方向进行和转化,实现物质间的分离和提纯,从而达到效果的最优化。其中温度控制是最常见的一种条件控制,其常见目的是改变化学反应速率,使化学平衡发生移动或结合物质的溶解度进行物质的分离提纯等。由此可见,此两难点联系紧密、唇齿相依,整合到一块复习有利于融通知识。
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命题点(一) 工艺流程中反应条件的控制
命题点(二) 工艺流程中物质的分离与提纯
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命题点(一) 工艺流程中反应条件的控制
反应条件控制的两方面
条件控制 答题指导
控制溶液的pH ①调节溶液的酸碱性,使金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)
②“酸作用”还可除去氧化物(膜)
③“碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)
控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生
②使化学平衡移动;控制化学反应的方向
③控制固体的溶解与结晶
④控制反应速率;使催化剂达到最大活性
⑤升温:促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点挥发
⑥加热煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离
⑦趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量
⑧降温:防止物质高温分解或挥发;降温(或减压)可以减少能源成本,降低对设备的要求
续表
[提能集训]
题点(一) 陌生图像中反应条件的选择
1.“酸浸”实验中,镁的浸出率结果如图所示。由图可知,当镁的浸出率为80%时,所采用的实验条件为____________________。
答案:100 ℃、3 h左右
2.(2023·辽宁等级考·节选)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5),“氧化”中保持空气通入速率不变,Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为____________时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO2体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是__________________________________
____________________________________________________________。
解析:由题图可知,当SO2体积分数为9.0%时,Mn(Ⅱ)氧化率达到100%所用时间最短,氧化速率最大;SO2具有还原性,也能还原H2SO5,其体积分数过大时,与H2SO5反应,使Mn(Ⅱ)氧化速率减小。
答案:9.0% SO2具有还原性,也能还原H2SO5
题点(二) 反应条件的控制
3.(2023·镇江期中)利用NaClO氧化尿素制备N2H4·H2O (水合肼),同时可得到Na2SO3的流程如下所示。
已知:NaClO能将N2H4·H2O氧化生成N2;0.1 mol·L-1亚硫酸钠溶液的pH约为9.5。下列说法不正确的是( )
答案:C
解析:步骤Ⅰ反应时,产物中n(NaClO)∶n(NaClO3)=5∶1,设生成的n(NaClO)、n(NaClO3)的分别为5 mol和1 mol,可知Cl失去电子的物质的量=5 mol×(1-0)+1 mol×(5-0)=10 mol,由电子守恒可知Cl得电子的物质的量为10 mol,则生成的NaCl的物质的量为10 mol,则n(NaCl)∶n(NaClO)=2∶1,A项正确;
由题意可知NaClO能将N2H4·H2O氧化生成N2,步骤Ⅱ中若将尿素缓慢加入NaClO碱性溶液中,会将N2H4·H2O氧化生成N2,C项错误;
SO2为酸性气体,步骤Ⅳ中反应过程中控制溶液为碱性,有利于吸收SO2,D项正确。
4.(2023·南京模拟·节选)二硫化钼(MoS2,难溶于水)具有良好的光、电性能,可由钼精矿(主要含MoS2,还含NiS、CaMoO4等)为原料经过如下过程制得。在“浸取”过程中向钼精矿中加入NaOH溶液,再加入NaClO溶液,充分反应后的溶液中含有Na2MoO4、Na2SO4、NiSO4、NaCl。
(1)写出该过程中MoS2发生反应的离子方程式:__________________________________。
(2)所得滤渣中含CaMoO4。若浸取时向溶液中加入Na2CO3溶液,可提高浸出液中Mo元素的含量,原因是_________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)该过程中Mo元素的浸出率与时间的变化
如