综合实验试题中加入某物质的作用归纳与解析_教育论文

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论文关键词：综合实验试题中加入某物质的作用归纳与解析
综合试题中经常出现考查新加物质作用的试题，这类试题既能考查学生对物质性质的理解，还能考查学生运用化学反应原理解决实际问题的能力，从而考查学生的化学学科素养。

新加入的物质的作用一般从以下几个角度去思考。

一、从发生的反应考虑
从发生的反应来看，新加入的物质作为反应物或生成物，有的使原料溶解；有的提供氧化剂或还原剂；有的是通过反应除去杂质；有的是抑制某些离子水解；有的是抑制某些物质吸收等等。

例1（2011盐城二模）：铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料。

一种以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下：问题1：酸浸时，二氧化锰被还原的化学方程式为：。

问题2：活性铁粉除汞时，铁粉的作用是（填：氧化剂、还原剂、吸附剂）。

解析：对于问题1，硫酸的作用主要是使锌等固体溶解；根据问题1中的信息二氧化锰被还原，说明H2O2的作用是还原剂，化学方程式为：MnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+O2+2H2O。

对于问题2，活性铁粉除汞时，铁粉的作用主要是作为还原剂，使溶液中的汞离子变为汞单质。

例2（2009江苏第15题改编）：医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。

以工业碳酸钙（含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl22H2O的质量分数为97.0%-100.0%）的主要流程如下：
问题：酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，其目的有：①；②；③。

解析：在酸化操作未加盐酸时，溶液中有过剩的氢氧化钙，所以教育论文，目的之一是除去过剩的Ca(OH)2，使之转化为CaCl2；由于Ca2+在蒸发结晶时（160℃）会部分发生水解，在酸性条件下可以抑制Ca2+水解；另外，在酸性较弱或碱性条件下，氯化钙会吸收空气中的CO2，酸性条件可以抑制CO2的吸收。

二、从反应所需要的条件考虑
若从反应发生的条件考虑，加入某物质的作用，有的是作为催化剂；有的是提供反应所需的温度，如作为燃料燃烧放热提供热量，向溶液中加入硝酸铵可以使溶液温度降低；有的是为了控制溶液的酸碱性以提供反应所需的酸碱性要求，等等。

例1（2008江苏第17题）：工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业过程进行模拟实验。

查表得
问题：实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是
，。

解析：加入过量的炭可以使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS 的产量）；由于①②为吸热反应，炭和氧气反应放热可以维持反应所需高温。

例2（2011苏南二模第15题）工业上用粗氧化铜（含杂质FeO）为原料制取氯化铜晶体（CuCl2?2H2O）的生产流程如下：
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
完全沉淀时的pH
9.6
6.4
3~4
问题：流程中两次加入了CuO，而不是一次性向溶液B中加入过量的CuO，其理由是。

解析：浓盐酸使CuO、FeO溶解为Cu2+、Fe2+，然后在NaClO作用下，Fe2+转变为Fe3+，加入CuO可控制溶液的PH，使Fe3+变为Fe(OH)3沉淀；Cu(OH)2完全沉淀所需的PH与Fe(OH)3不同，此时通过加入CuO可使Cu(OH)2沉淀出来。

所以，CuO应该分两次加入，如果一次性向溶液B中加入过量的CuO，将导致Fe3+和Cu2+同时生成
沉淀。

三、从物质的性质考虑
加入某种物质之后可以降低原物质的溶解度，如加入有机溶剂可以降低水的极性，降低一些无机盐在水中的溶解度；可以提高原物质的氧化性，如往高锰酸钾中加入稀硫酸可提高其氧化性；新制氢氧化铜和银氨在碱性条件下可提高其氧化性；有的可以抑制一些离子的水解，如往FeSO4溶液中加入稀硫酸一方面可抑制Fe2+水解；加入某些物质可以防止原物质氧化，常见方法有：①利用一些气体来隔绝空气或氧气，如氢气还原氧化铜结束后，应先停止加热，还要继续通一会儿氢气，让生成的铜在氢气的氛围中冷却；又如在制金属钛时，可以在氩气的氛围中用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛；②加入其它更容易被氧化的物质来防止原物质被氧化；③通过加入某物质可以把原物质中的某些官能团保护起来，防止在后面的反应中被氧化，等等。

例1（2010江苏第18题）：正极材料为LiCoO2的锂离子电池被广泛用作便携式电源。

但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。

（1）橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料教育论文，它可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。

问题：共沉淀反应投料时，不将(NH4)2Fe(SO4)2和LiOH溶液直接混合的原因是。

解析：此题有一定的难度，能很好地考查学生的分析问题能力。

此题很容易答成OH-会与NH4+反应。

从目标产物LiFePO4来看，即使
OH-与NH4+反应对产物没什么影响，关键分析为什么要加入H3PO4而不是把两者直接混合，加与不加H3PO4的区别在什么地方，这样容易得出未加磷酸溶液显碱性，加入磷酸碱性降低，可能酸碱性对Fe2+的还原性有影响，这样经过分析可得出答案：Fe2+ 在碱性条件下更易被氧化站大全。

例2（2011南京二模）PCl3可用于半导体生产的外延、扩散工序。

有关物质的部分性质如下：
问题：右图是实验室制备PCl3的装置（部分仪器已省略）。

向甲中通入干燥的Cl2之前，需先通入一段时间
CO2，目的是。

解析：由于PCl3遇O2会生成POCl3，遇水生成H3PO3和HCl，通入一段时间的CO2可以排尽装置中的空气，防止生成的PCl3与空气中的O2和水反应。

例3：绿矾（FeSO47H2O）是治疗缺铁性贫血的特效药。

下面是以商品级纯度铁屑（含少量锡等杂质）生产绿矾的一种方法：已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS 开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。

问题：操作II在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是；通入硫化氢至饱和的目的是：
①除去操作I所得溶液中含有的Sn2+等杂质离子；②。

解析：控制溶液的PH可以抑制一些离子的水解。

根据题给信息，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6，而FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，
所以，操作II在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是使Sn2+完全变成SnS沉淀，而Fe2+不沉淀。

由于硫化氢本身是一种强还原剂，所以，通入硫化氢至饱和的目的是除了除去操作I所得溶液中含有的Sn2+等杂质离子之外，还可以防止Fe2+被氧化。

四、从反应速率考虑
通过加入某物质以加快反应速率。

常见的方法有：通压缩空气(相当于搅拌)、鼓热空气或热水蒸气(相当于加热和搅拌)；加入催化剂；加入的物质与原来物质构成原电池（如实验室用锌粒与稀硫酸反应制氢气，为了加快反应速率可以加少量铜粉或硫酸铜溶液），等等。

例题(2011南京二模) 废铁屑为原料生产莫尔盐的主要流程如下：问题：反应I中通入N2的作用是。

解析：加入N2一方面可以防止空气中的氧气进入防止Fe2＋被氧化为Fe3＋，而且起搅拌作用，以加快反应速率。

又如工业上从海水中提取溴时，先往已提取氯化钠的苦卤中通入氯气，得到溴水，然后鼓入热空气，此处热空气的作用有两点：其一由于是热空气，能降低溴在水中的溶解度，因为气体溶解度随温度升高而下降；其二，溴能以溴蒸气的形式随空气一起出来。

五、从化学平衡考虑
1.从转化率考虑
例如教育论文，用乙酸和乙醇制乙酸乙酯时为了提高乙酸的转化率可采用：再加入乙醇；加入浓硫酸吸水；及时蒸出乙酸乙酯，等等。

例题：我国自行研制的优质磷酸二氢钾（KDP）晶体被应用于大功
率固体激光器中。

现以氯化钾和磷酸为原料制取磷酸二氢钾，反应方程式为：
以下是在三正丁胺中制备磷酸二氢钾的工艺流程：
已知：三正丁胺是不溶于水的有机溶剂，与氯化氢反应生成一种可溶于水的盐，能使磷酸二氢钾在水中的溶解度降低
问题：使用三正丁胺能促进该反应进行的原因是。

除该方案外，促进该反应进行还可采取的措施有。

解析：根据已知信息，三正丁胺能降低KH2PO4的溶解度，使其析出后，降低了生成物浓度；同时生成的HCl与三正丁胺反应，也降低了HCl的浓度，使平衡向正反应方向移动。

2.从沉淀的转化考虑
实现沉淀转化一般可以通过以下方法：加入试剂生成更难溶的物质；增大离子浓度使Qc＞Ksp，从而产生沉淀。

例如（2011南通二模）：高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂，且不会造成二次污染。

已知高铁酸盐热稳定性差，工业上用湿法制备高铁酸钾的基本流程如下图所示：
问题：结晶过程中加入浓KOH溶液的作用是：。

解析：Fe(OH)3与KClO在碱性条件下会产生K2FeO4，加入浓KOH 溶液，C(K+)会增大，有利于生成K2FeO4沉淀。

六、从产品的组成考虑
有时化工生产中经过一系列操作之后，产品的元素组成比不符合要求，可以再加入一些物质以调节元素的组成比。

例如第一部分中的
例题1，可以设计这样的问题：同时加入MnSO4和铁粉的目的是。

参考答案：可以调节滤液离子的成分，符合水热后获得锰锌铁氧化体的组成（二次加入铁粉还可进一步除去汞）。