影響化學反應的重要因素：溫度

梁軍

摘 ?要：本文旨在總結課本知識和試題中關于溫度對化學反應影響的考查知識點，讓學生規(guī)范答題，提高教學效率。

關鍵詞：溫度;化學反應;知識點;規(guī)范答題

對于任何一個化學反應來說，溫度都是影響反應的最重要因素，在高考中考查也是最頻繁的。通過溫度的變化，可以引發(fā)化學反應，并改變反應進行的速度、使反應方向發(fā)生變化、原料的利用率或產(chǎn)物的產(chǎn)率發(fā)生變化。因此，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有不可估量的作用，正確認識溫度對化學反應的影響，是化學考試中的重點，在歷年試題中均有體現(xiàn)。本文旨在總結課本知識和試題中關于溫度對化學反應影響的考查知識點，并進行分類、歸納、總結，從而提高教學效率，規(guī)范學生的作答。

一、控溫的方法：

化學反應需要一定的溫度，有加熱和降溫兩種形式。

（1）高中常見的加熱方法

直接加熱法：用酒精燈直接加熱，控溫在600℃左右，缺點是：受熱不均，控溫不準。

水浴加熱法：用水浴加熱，溫度控制在-5℃——100℃之間，能準確控溫。

油浴加熱法：用礦物油加熱，溫度控制在100℃——400℃之間，能準確控溫。

蒸氣加熱法：將物質汽化（氣化）或熱氣流對反應物進行加熱的方法。

例1：2019年全國I卷27題節(jié)選：硫酸鐵銨[NHFe（SO）·xHO]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在實驗室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨，具體流程如下：

溫度保持80～95 ℃，采用的合適加熱方式是__________。

本題考查溫度要保持在80～95 ℃的常規(guī)加熱法。例1答案：熱水浴加熱。

例2：海水中提溴用到的吹空氣法：

從海水中提溴的知識中，通入熱空氣和水蒸氣吹出的方法就屬于蒸氣加熱法，將含Br低的溶液中的溴單質，通過熱氣流將Br轉化為氣體隨空氣逸出，再用SO溶液吸收，從而獲得含溴元素濃度大的溶液，這一過程又叫溴的富集，這是一種常見的氣體富集方法。

（2）常見的降溫的方法

蒸餾或化學反應中需要利用氣體物理性質進行降溫：常用降溫物質有：冰水、冷水、或冷的乙二醇。通過對體系進行降溫處理使物質從體系中分離出來，常見降溫方法是對氣體或溶液來說的，具體如下：

冰水浴的使用，是對反應體系進行降溫，或對易液化氣體降溫形成液體達到分離的目在的，這里利用的是物質的沸點。

降溫結晶：無機物從水溶液中進行分離時，利用物質溶解性隨溫度變化對物質進行分離提純。

二、控溫的原因：

1、從反應速率方向思考：引發(fā)反應，使催化劑處于最佳工作溫度，并能保持較快的反應速率

對于大多數(shù)反應來說，引發(fā)反應進行需要達到一定的溫度，這樣才能讓反應“啟動”起來。

例3：可燃物的燃燒，在常溫下是自發(fā)進行的反應，但需要達到著火點才能引發(fā)反應。

例4：合成氨工業(yè)中，用氮氣和氫氣在500℃左右、高壓、催化劑條件下反應：

合成氨工業(yè)中保持體系溫度在500℃左右的目的：能保證反應正常進行，催化劑的催化效率最高，具有較快的反應速率，有利于工業(yè)生產(chǎn)。

對于一些特殊的化學反應，不僅要“啟動”反應，還要對反應不斷加熱，一旦加熱停止，反應也會停止。

例5：Na+KCl=NaCl+K，這個反應需要保持一定的溫度，使Na、KCl、NaCl都是液態(tài)，而K是氣態(tài)，根據(jù)勒夏特列原理，K蒸氣從體系中脫離出來，使反應得以不斷進行。

2、溫度對可逆反應的影響要從平衡移動方向思考：改變溫度可以控制反應進行的程度或方向，使反應向有利于我們需要的方向移動

對可逆反應來說，降溫使平衡向著放熱方向進行，升高溫度使平衡向著吸熱方向進行，因些通過控制溫度，使可逆反應向著有利于生產(chǎn)的方向移動，同時還能提高原料的利用率或產(chǎn)物的產(chǎn)率或純度，有利于降低工業(yè)生產(chǎn)成本。

例6：（2017高考題節(jié)選）LiTiO和LiFePO都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO，還含有少量MgO、SiO等雜質）來制備，工藝流程如下：

TiO·xHO沉淀與雙氧水、氨水反應40 min所得實驗結果如下表所示：

分析40 ℃時TiO·xHO轉化率最高的原因___________。

本題考查溫度對水解反應速率和平衡移動的影響，以及某些化合物在水中溶解性隨溫度的變化情況。

例7：（2019年江蘇高考20題節(jié)選）CO催化加氫合成二甲醚是一種CO轉化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應：

反應Ⅰ：CO（g）+H（g）CO（g）+HO（g） ?ΔH?=41.2 kJ·mol

反應Ⅱ：2CO（g）+6H（g）CHOCH（g）+3HO（g） ?ΔH?=﹣122.5 kJ·mol

在恒壓、CO和H的起始量一定的條件下，CO平衡轉化率和平衡時CHOCH的選擇性隨溫度的變化如圖。其中：

溫度高于300 ℃，CO平衡轉化率隨溫度升高而上升的原因是??????????。

本題考查溫度對可逆反應的影響，以及不同反應在溫度變化時速度變化的不同。

3、從物質本身性質思考：

物質本身的物理性質包括溶解性、揮發(fā)性（易氣化）、升華等，化學性質包括不穩(wěn)定性，氧化性、還原性等，在制備或生產(chǎn)中要嚴格控制反應體系的溫度，才能有效提高原料的利用率，降低生產(chǎn)成本。

例8：（2019年江蘇高考19題節(jié)選）實驗室以工業(yè)廢渣（主要含CaSO·2HO，還含少量SiO、AlO、FeO）為原料制取輕質CaCO和（NH）SO晶體，其實驗流程如下：

（1）廢渣浸取在如圖所示的裝置中進行?？刂品磻獪囟仍?0～70 ℃，攪拌，反應3小時。溫度過高將會導致CaSO的轉化率下降，其原因是???????;

本題考查溫度對水解反應的影響。

例9：過氧化尿素是一種新型漂白、消毒劑，廣泛應用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日用化工等領域。用低濃度的雙氧水和飽和尿素溶液在一定條件下可以合成過氧化尿素：反應的方程式為：

CO（NH）+HOCO（NH）·HO。過氧化尿素的部分性質如下：

分子式

外觀

熱分解溫度

熔點

溶解性

CO（NH）?HO

白色晶體

45℃

75～85℃

溶于水和有機溶劑

（1）水槽中的水溫應該控制在_______，原因是???????????：

（2）步驟① 采用減壓蒸發(fā)的原因是????????????????;

本題考查控溫的方法及原因（考慮物質的穩(wěn)定性），以及分離提純時對溫度的要求。

還有課本實例：溴苯的制取中一般不加熱，本反應是放熱反應，加熱后體系中的溴單質、苯揮發(fā)影響反應;酚醛樹酯合中，用沸水浴加熱，防止甲醛和HCl揮發(fā)。

4、從反應的競爭方向思考：防止副反應的發(fā)生，提高原料利用率

在化學反應中，溫度變化可能使物質的性質發(fā)生變化，從而引起很多副反應，這些反應的發(fā)生，有些可以加以利用，有些則是有害的。

例10：氯氣與NaOH溶液在常溫在進行反應可制取NaClO，這是一個放熱反應，不控制溫度的話，隨著反應的進行，體系溫度會不斷上升，到50℃以上就會引發(fā)副反應生成NaClO;若要氯氣與NaOH溶液反應制備NaClO，則要將溫度控制在60℃左右。利用這一情況，可以通過控制反應的溫度達到生產(chǎn)的要求，又可以提高原料的利用率、產(chǎn)品的純度，還可以降低生產(chǎn)成本。

例11：有機合成中，大多數(shù)反應都要保持一定的溫度，就是為了防止副反應的發(fā)生。（1）以酒精為原料制備乙烯，反應溫度控制在170℃，（2）合成硝基苯中溫度控制50—60℃。

不管是有機化學反應不是無機化學反應，不同溫度下反應的實質可能是不同，只有準確的控制溫度，才能讓反應向著有利于我們的方向發(fā)展。

總結：

化學反應是受溫度影響的，通過上面節(jié)選的試題及課本介紹的一些反應，總結實驗室中常見的控溫方法以及需要思考的溫度對反應的影響。