1、专题九 综合化学实验 课时40 专题提升(本课时对应学生用书第183184页)【微专题】 微小专题1化学实验的条件控制（1）常见的实验条件控制（2）控制实验条件的目的分析实验条件的控制答题要考虑的角度 调节溶液pH(1) 目的：使某种或某些离子转化为沉淀，而目标离子不转化为沉淀以达到分离的目的；抑制某微粒的水解(2) 调节pH的方式多为加入某种能消耗H+且不引入新杂质的物质，每种离子都有开始沉淀和沉淀完全的两个pH，一定要正确控制pH的范围(杂质离子沉淀完全、目标离子不沉淀)。如要除去Cu2+中混有的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等来调节溶液的pH至3.7控制体
2、系的温度(1) 控制低温的目的：防止某反应物及目标产物分解，如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2 、AgNO3、 HNO3(浓)等；防止某反应物或目标产物挥发，如盐酸、醋酸和氨水等；抑制物质的水解；反应放热，低温使反应正向进行；避免副反应的发生(2) 控制某一温度范围的目的：低温反应速率慢，高温消耗能源；确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益；防止副反应的发生，如乙醇的消去反应需迅速升温至170，防止140时生成乙醚(3) 采取加热的目的：加速某固体的溶解；减少气体生成物的溶解并加速其逸出；一般是加快反应速率；使平衡向需要的方向移动；趁热过滤，防止某物质降温时会析出
3、而损失或带入新的杂质控制体系压强改变速率，影响平衡；减压蒸馏，避免目标产物发生热分解反应物配比选择低于配比，反应物转化率低；高于配比，浪费原料 微小专题2控制实验条件的试题研究【问题引出】关于“控制实验条件的目的”是高考实验试题或工艺流程题中的一种常见命题形式，由于考生平时对这部分知识接触的较少，因而普遍感觉无从下手，思维空白，考场失分连连。这类试题的特点：一般结合工艺流程、数据图像，多以选择、评价方式提出问题。【考题呈现】1. 某矿石用热稀硝酸溶液溶解，矿石粉碎的目的是，加热的目的是，稀硝酸过量的目的是。【答案】增大矿石与稀硝酸的接触面积，加快反应速率提高反应速率增大矿石浸出率【解析】固体与
4、液体反应，通过粉碎固体(增大接触面积)、加热来加快反应速率，通过加入过量的液体提高固体的反应量(或浸出率)。2. 从AlCl3稀溶液中获得Al2(OH)nCl6-nxH2O晶体，在稀溶液中边加入浓盐酸边减压蒸发浓缩，减压蒸发的目的是，再用Al2O3调溶液pH至4.5左右促进其水解而结晶析出。【答案】减少HCl的挥发和抑制Al3+的水解【解析】减压蒸发能降低水的沸点，能减少HCl的挥发和抑制Al3+的水解。3. 从KNO3、NaCl和AgCl混合物中分离出KNO3，溶解、加热浓缩后须趁热过滤的目的是，再降温结晶过滤，用冷水洗涤沉淀的目的是。【答案】防止KNO3和NaCl析出减少KNO3的损失【解
5、析】KNO3、NaCl和AgCl混合物中，AgCl难溶可用过滤方法分离，浓缩后趁热过滤能防止KNO3和NaCl的析出；再降温结晶析出溶解度随温度变化大的KNO3，冷水洗涤沉淀能降低KNO3的溶解度，减少KNO3的损失。【集中突破】1. (2014南京期末)甲酸钙广泛用于食品、化工、石油等工业生产，300400左右分解。实验室制取甲酸钙的方法之一是Ca(OH)2+2HCHO+H2O2Ca(HCOO)2+2H2O+H2。实验室制取时，将工业用氢氧化钙和甲醛依次加入到质量分数为30%70%的过氧化氢溶液中(投料物质的量之比依次为121.2)，最终可得到质量分数为98%以上且重金属含量极低的优质产品。
6、(1) 过氧化氢比理论用量稍多，其目的是。反应温度最好控制在3070之间，温度不宜过高，其主要原因是。(2) 实验时需强力搅拌45 min，其目的是；结束后需调节溶液的pH为78，其目的是。最后经结晶分离、干燥得产品。【答案】(1) 使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和产品纯度防止H2O2分解和甲醛挥发(2) 使反应物充分接触反应，提高产率抑制甲酸钙水解(或除去甲酸)【解析】(1) 过氧化氢属于强氧化剂和易分解物质，增加过氧化氢用量可以提高另一反应物(甲醛)的利用率，反应温度不能过高防止过氧化氢热分解以及甲醛挥发。(2) 强力搅拌反应液能增大接触面积，提高产率；甲酸钙水解呈碱性，调节pH为78能
7、抑制甲酸钙水解。2. (2015南通一模)硝酸铝Al(NO3)3是一种常用媒染剂。工业上用铝灰(主要含Al、Al2O3、Fe2O3等)制取硝酸铝晶体Al(NO3)39H2O的流程如下： (1) 上述流程中采用减压蒸发，并控制反应中加入的稀硝酸稍过量，其目的是。(2) 若用右图所示实验装置制取Al(NO3)3，通入水蒸气的作用是。【答案】(1) 抑制硝酸挥发和硝酸铝水解(2) 升高温度、搅拌，加快反应速率【解析】(1) 减压蒸发能降低水蒸发时的温度，抑制硝酸挥发和硝酸铝水解。(2) 通入水蒸气有搅拌的作用。3. (1) (2015江苏高考)软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等
8、)的悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4H2O，反应的化学方程式为MnO2+SO2MnSO4。图1可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4H2O晶体，需控制结晶温度范围为。 图1 图2(2) (2015镇江期末)皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH和x(x代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值)有关(如图2所示)。为使除汞效果最佳，应控制的条件：x=，pH控制在范围。(3) (2014南通二模)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，热化学方程式为CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) H=-29.1 kJmol-1。科研人员对该反应进行了研究，
9、部分研究结果如下： 从反应压强对甲醇转化率的影响“效率看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是。实际工业生产中采用的温度是80 ，其理由是。【答案】(1) 高于60(2) 129.010.0(3) 4.01065106 Pa低于80，反应速率慢；高于80，温度对反应速率影响较小，且反应放热，升高温度平衡逆向移动，转化率降低【解析】(1) 由图1可看出，MgSO46H2O的溶解度随温度升高而急剧增大，MnSO45H2O在温度高于40以后溶解度急剧减小，在60时，两种溶质的溶解度相等，高于60后析出的晶体主要是MnSO4H2O。(2) 从图像上看，当x=12、pH处于9.010.0之间时，汞去除率为10
10、0%。(3) 从图像上看，压强处于4.0106Pa以下时甲醇转化率低，高于5.0106Pa时甲醇的转化率增大不多。4. (1) (2015扬州期末)氯化亚铜是一种应用较广的催化剂，易水解。以低品位铜矿砂(主要成分CuS)为原料制备氯化亚铜的路线如下：蒸氨步骤会得到CuO固体，该步骤在减压条件下进行的原因是。合成步骤加入Na2SO3的速率不宜过快，否则会产生SO2气体，除可能与酸溶时硫酸过量有关，还可能的原因是。(2) (2015南京二模)利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂主要成分为Al(OH)2Cl的一种工艺流程如下：气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90
11、水解生成A的化学方程式为。“水解”采用90而不在室温下进行的原因是。采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是。【答案】(1) 减压有利于气体逸出反应有酸(H+)生成(或反应使溶液pH下降)(2) AlN+3H2OAl(OH)3+NH3加快AlN水解反应速率；降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3【解析】(1) 减压条件下，气体的溶解度减小，有利于NH3的逸出。合成步骤中，Cu2+被S还原为CuCl，反应的离子方程式为2Cu2+2Cl-+S+H2O2CuCl+S+2H+，该反应发生后溶液的酸性增强，故加入Na2SO3后会生成SO2。(2) 能使红色石蕊试纸度变蓝的气体为NH3，另一水解产物是Al(OH)3；水解在90时进行，温度高有利于加快反应速率，同时也降低了NH3的溶解度，有利于NH3的逸出。除杂后的溶液为AlCl3溶液，蒸发时AlCl3水解得到Al(OH)3而得不到铝鞣剂，故用喷雾干燥。趁热打铁，事半功倍。请老师布置同学们完成单元检测卷中的练习。
