化工流程及综合实验中条件控制答题策略
一、pH控制：
经典考题例析
1.实验室用CuSO4—NaCl混合液与Na2SO3溶液反应制取CuCl相关装置及数据如图。
乙图是体系pH随时间变化关系图，写出制备CuCl的离子方程式______________________。丙图是产率
随pH变化关系图，实验过程中往往用Na2SO3—Na2CO3混合溶液代替Na2SO3溶液，其中Na2CO3的作用
是___并维持pH在___左右以保证较高产率。
【答案】. 2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+2H++SO42-与H+作用，调整pH，防止减小降低产率
3.5
2．甘氨酸亚铁[(NH2CH2COO)2Fe]是一种补铁强化剂。实验室利用FeCO3与甘
氨酸(NH2CH2COOH)制备甘氨酸亚铁，加入柠檬酸促进FeCO3溶解并调节溶液
pH，溶液pH与甘氨酸亚铁产率的关系如图所示。
pH过低或过高均导致产率下降，其原因是_____________________；
【答案】pH过低，H+与NH2CH2COOH反应生成NH3+CH2COOH；pH过高，
Fe2+与OH-反应生成Fe(OH)2沉淀
3.Na2S2O3制备：SO2通入Na2CO3、Na2S的混合溶液，加热、搅拌，至溶液pH约为7时，停止通入SO2
气体，得产品混合溶液。反应混合溶液pH过高或过低将导致产率降低，原因是_______。
【答案】pH过高，Na2CO3、Na2S反应不充分；pH过低，导致Na2S2O3转化为S和SO2
4．[2019新课标Ⅲ]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化
锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(M n+)=0.1 mol·L?1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+
开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9
沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9
。
（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
【答案】4.7
5．【2018新课标2卷】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2
和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(M n+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
回答下列问题：
氧化除杂工序中ZnO的作用是____________，
【答案】调节溶液的pH 促进Fe3+水解，使其形成氢氧化物沉淀，便于过滤而除去。
7．【2018新课标1卷】焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：
（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式__________。（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：
①pH=4.1时，Ⅰ中为__________溶液（写化学式）。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2调节溶液的pH=4.1的目的是__________。
【答案】2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O NaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液
答题方法归纳
1、控制pH的目的：回答问题角度主要有以下方面：
①促进某离子水解，使其形成氢氧化物沉淀，便于过滤而除去。
②防止发生副反应；
③抑制某离子水解，防止损耗；
④调节pH中和酸或者碱；
⑤工业废水防止污染等。
2、控制pH的方法：加酸、碱、盐的水解、金属氧化物、通CO2等
如：调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1-3.2）沉淀，
①pH值范围是：3.2-4.7。
②原因：调节溶液的pH值至3.2-4.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质
③可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。
④加CuO原因：加CuO消耗溶液中的H+的，提高溶液pH，促进Fe3+的水解，生成Fe(OH)3沉淀析出。
二、温度控制：
经典考题例析
1.以海绵铜(主要成分是Cu和CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl。先用NH4NO3、H2O和稀硫酸的混合溶液溶解，再通过氧化还原反应，进行转化和提纯。溶解温度应控制在60℃—70 ℃，原因是________。
【答案】温度低溶解速度慢；温度过高铵盐分解
2.印刷线路的金属粉末用10%的H2O2和
3.0mol/L的H2SO4的混合液处理，当温度高于40℃时铜的溶解速率随温度的升高而下降，其主要原因是
【答案】温度升高双氧水分解速率加快，浓度降低。
3.某小组以COCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体Co(NH3)6]Cl3。Co(NH3)6]Cl3的制备过程中温度不能过高的原因是________。
【答案】温度过高过氧化氢分解、氨气逸出
4.正丁醛(沸点76 ℃ )是一种化工原料。某实验小组利用K2Cr2O7与稀硫酸混合溶液氧化正丁醇(沸点
117 ℃ )制备。反应温度应保持在90℃—95℃，其原因是:
【答案】将正丁醛及时分离出来，促使反应正向进行，并减少正丁醛进一步氧化。
5.酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成，反应有大量热放出，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中____加入甲醛，且反应釜应装有____装置。
【答案】应间歇性缓慢加入甲醛，并且有散热(或吸热、冷却)装置
6.Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。为制备KClO，在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0℃?5℃进行，实验中可采取的措施是________。
【答案】缓慢通入氯气、将装置放在冰水浴中
7.DCCNa (二氯异氰尿酸钠)固体是一种高效、安全的消毒剂。20℃以上易溶于水。(CNO)3H3 (氰尿酸)为三元弱酸。制备DCCA (二氯异氰尿酸)主要反应有：
碱溶(CNO)3H3+ 2NaOH=(CNO)3Na2H + 2H2O △H<0
氯化(CNO)3Na2H +2Cl2=(CNO)3Cl2H + 2NaCl ? H<0
氯化过程装置用冰水浴的原因是__________，
【答案】该反应放热，冰水浴可降温促进反应向正反应方向进行，同时降低产品溶解度
8.为使滤液中的Fe2＋完全被H2O2氧化，以制备(FePO4·2H2O)下列实验条件控制正确的是_____(填序号)
A．加入适当过量的H2O2溶液B．缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
C．加热，使反应在较高温度下进行D．用氨水调节溶液pH＝7
【答案】AB
【解析】C: 较高温度H2O2分解；D:碱性H2O2氧化性减弱；生成的Fe3＋会水解为Fe(OH)3
答题方法归纳
1、控制温度的目的：控制温度的目的从三个大方面考虑：
①物质性质方面：熔沸点、挥发性、溶解度、稳定性等方面。
如：防止温度过高**挥发或分解（双氧水、硝酸、碳酸氢铵等）
防止温度过高**产品溶解损耗
防止温度过低**（杂质）结晶析出，影响产品纯度。
防止温度过低使引起××液体凝固，堵塞导管等
加热是为了使**杂质分解（气化）而除去
加热是为了驱赶出溶解在水中的**气体，。
冷却是为了使**产物液化，使其与其他物质分离；
②化学反应方面：反应的方向（副反应）、速率（包括催化剂活性）、限度等方面
如：防止温度过高导致副反应的发生，影响反应物利用率和产品纯度
防止温度过高（低）导致催化剂的活性降低；
防止温度过高导致平衡逆向移动，降低产率。
防止温度过低反应速率慢，生产效率降低；或平衡逆向移动，降低产率。。
加热的目的是促进Fe3+水解，防止形成胶体，聚沉后利于过滤分离
③生产效益、安全方面：
如：降温或减压可以减少能源消耗，降低对设备的要求，节约成本。
防止温度过高反应过于剧烈，发生危险。
2、控制温度的方法
①加热方式：直火加热、小火加热、水浴加热、油浴加热、加热煮沸等
水浴加热适用于加热温度不超过100℃时，其优点：受热均匀，便于控制温度。
②冷却的方式：空气冷凝、冷凝管冷凝、冰水冷却等
③通过温度计进行控制：温度计水银球位置（反应物中、水浴中、蒸馏烧瓶支管口附近等）
④通过压强进行控制：减压蒸发（蒸馏）
⑤通过加料方式进行控制：缓慢滴加、应间歇性缓慢加入
如：防止温度过高采取的措施是小火小心加热、水浴加热（100℃以下）、减压蒸发、缓慢滴加药品、间歇性加入反应物、使用温度计控制温度等。
三、反应物用量、浓度、加料方式及加料顺序的控制
经典考题例析
1.硫铁矿制备FeCl3时，先焙烧然后用盐酸酸溶，酸溶及在后续过程中均需保持酸过量的目的是
______________________。
【答案】促进铁的氧化物充分反应，抑制Fe3＋水解。
2.实验室通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水、微溶于浓KOH溶液，②在0℃～5℃、强碱性溶液中比较稳定，③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解，④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)3和O2。制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为___________________。
【答案】在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中。保证制备过程中KClO溶液过量，溶液呈强碱性环境，且无Fe3＋和Fe(OH)3，防止K2FeO4发生分解。
3.制备草酸锌晶体：在搅拌下，将Na2C2O4缓慢加入到ZnCl2溶液中，目的是___________。
【答案】避免Na2C2O4过量，水解使溶液呈碱性，生成Zn(OH)2沉淀。
4.水合肼（N2H4·H2O）的沸点118℃,100℃开始分解，具有强还原性。用NaClO氧化NH3制备水合肼,需要缓慢滴加NaClO的原因是
【答案】防止NaClO添加过量，将水合肼氧化
5.羟基乙酸钠易溶于热水，微溶于冷水，不溶于醇、醚等有机溶剂。制备少量羟基乙酸钠的反应为
。制备时先在三颈烧瓶中加入
。40g氯乙酸、50mL水，搅拌。逐步加入40%NaOH溶液，在95℃继续搅拌反应2小时，反应过程中控制
pH约为9。逐步加入NaOH溶液的目的__________________________。
【答案】防止升温太快、控制反应体系pH
6.氯化亚铜(CuCl)是难溶于水的白色固体，能溶解于硝酸，在潮湿空气中可被
迅速氧化。实验室用CuSO4—NaCl混合液与Na2SO3溶液反应制取CuCl制备
过程中Na2SO3过量会发生副反应生成[Cu(SO3)2]3-，为提高产率，仪器2中所
加试剂应为___。
【答案】Na2SO3
7.过氧化钙（CaO2）是一种白色、无毒、难溶于水的固体，能杀菌消毒，广泛用于果蔬保鲜、空气净化、
污水处理等方面。工业生产过程如下：
①在NH4Cl溶液中加入Ca(OH)2；
②不断搅拌的同时加入30% H2O2，反应生成CaO2·8H2O沉淀；
③经过陈化、过滤，水洗得到CaO2·8H2O，再脱水干燥得到CaO2。
工业上常采用Ca(OH)2过量而不是H2O2过量的方式来生产，这是因为_____________ 。
【答案】溶液显碱性，就可以抑制CaO2·8H2O的溶解，从而提高产品的产率。H2O2是弱酸性，会
促进CaO2·8H2O的溶解，对物质的制取不利。
答题方法归纳：
1、反应物用量或浓度的控制的目的：
①控制产物②控制反应速率③控制反应物转化率和产品产率④控制环境温度⑤抑制（促进）离子
的水解⑥降低生产成本
如：酸浸时酸过量的目的：为了提高矿石中某金属元素的浸取率；抑制**离子的水解等。
如：对有多种反应物的体系，增大便宜、易得的反应物的浓度目的是：提高其他物质的利用率，使
反应充分进行；降低生产成本等。
如：增大浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等。（应结合具体问题进行具体分析）。
2、控制加料的方法：
逆向接触、加料顺序、缓慢加料、间歇性加料等。
缓慢加料的目的：使反应更充分；防止反应速率太快；防止升温太快；控制反应体系的pH；防止药
品添加过量，发生副反应等。
加料顺序考虑问题角度：反应的酸碱性环境、药品过量对反应的影响，
四、压强控制
经典考题例析
1. 焦亚硫酸钠（Na 2S 2O 5）是常用的抗氧化剂，在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量Na 2S 2O 5的方法：在不断搅拌下，控制反应温度在40℃左右，向Na 2CO 3过饱和溶液中通入SO 2，当溶液pH 约为4时，停止反应，在20℃左右静置结晶。析出固体的反应液经减压抽滤、洗涤、25℃～30℃干燥，可获得Na 2S 2O 5固体。减压抽滤的目的___________。
【答案】加快过滤速度，防止焦亚硫酸钠被氧化；减少晶体所带的水分。
2．过硫酸钠(Na 2S 2O 8) 是白色晶状粉末，易溶于水，加热至65℃就会发生分解，用作漂白剂、氧化剂、乳液聚合促进剂。工业制备过硫酸钠的反应原理：
主反应：(NH 4)2S 2O 8＋2NaOH=====55 ℃
Na 2S 2O 8＋2NH 3↑＋2H 2O 副反应：2NH 3＋3Na 2S 2O 8＋6NaOH=====90 ℃
6Na 2SO 4＋6H 2O ＋N 2
反应完毕，将三颈圆底烧瓶中的溶液减压浓缩、结晶过滤、洗涤干燥，可得过硫酸钠，减压浓缩的原因是 。
【答案】减压导致溶液沸点降低，从而在温度低的条件下将水蒸发掉，防止Na 2S 2O 8在较高温度（高于65℃）分解
2.氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业，是难溶于水的白色固体，能溶解于硝酸，在潮湿空气中可被迅速氧化。
【答案】加快过滤速度，防止CuCl 在潮湿空气中可被氧化；减少晶体所带的水分。 答题方法归纳： 1、控制压强的目的：
①对于有气体参加的反应，加压平衡正向移动，提高反应物转化率和产品产率 ②对于有气体参加的反应，加压，加快反应速率 ③减压降低物质的沸点，降低温度 ④减压过滤，加快过滤速度 ⑤减小压强，降低对设备要求，减小能耗，降低生产成本。 2、控制压强的措施：
抽气、扩大容器体积、降温等。