Question

【題目】無(wú)水AlCl3可用作有機(jī)合成的催化劑、食品膨松劑等。工業(yè)上可由鋁土礦(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制備,流程如下:

已知:AlCl3、FeCl3分別在183 ℃、315 ℃時(shí)升華

（1）鋁原子的結(jié)構(gòu)示意圖為________,實(shí)驗(yàn)室配制氯化鋁溶液時(shí)加入鹽酸的目的是________________________。

（2）氯化爐中Al2O3、Cl2和焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________爐氣中殘余有少量Cl2,請(qǐng)畫(huà)出吸收Cl2的尾氣裝置圖_____。

（3）700 ℃時(shí),升華器中物質(zhì)經(jīng)充分反應(yīng)后需降溫實(shí)現(xiàn)FeCl3和AlCl3的分離。請(qǐng)選擇合適的溫度范圍________________。

a.低于183 ℃ b.介于183 ℃和315 ℃之間 c.高于315 ℃

（4）樣品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通過(guò)下列操作測(cè)得(部分物質(zhì)略去)。

m克樣品NaAlO2溶液Al(OH)3n克Al2O3

NaAlO2溶液與過(guò)量二氧化碳反應(yīng)的離子方程式為：______________________。計(jì)算該樣品中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(結(jié)果用m、n表示,不必化簡(jiǎn))。

Answer 1

【答案】防止Al3+水解Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3bAlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-27n/51m

【解析】

鋁土和焦炭礦焙燒爐中加熱, Fe2O3被還原得到Fe,所以反應(yīng)后得到Al2O3和Fe,加入Cl2、焦炭在氯化爐中反應(yīng)，F(xiàn)e、Al2O3、Cl2和C反應(yīng)會(huì)生成AlCl3、FeCl3、CO，排出廢氣CO和Cl2，加入Al粉除去FeCl3、Fe，最后得到 AlCl3,冷凝得到AlCl3固體；據(jù)以上分析解答。

鋁土和焦炭礦焙燒爐中加熱, Fe2O3被還原得到Fe,所以反應(yīng)后得到 Al2O3和Fe,加入Cl2、焦炭在氯化爐中反應(yīng)，F(xiàn)e、Al2O3、Cl2和C反應(yīng)會(huì)生成AlCl3、FeCl3、CO，排出廢氣CO和Cl2，加入Al粉除去FeCl3、Fe,最后得到 AlCl3,冷凝得到AlCl3固體；

（1）鋁原子核電荷數(shù)為13，,原子結(jié)構(gòu)示意圖為；氯化鋁溶液水解顯酸性，配制氯化鋁溶液時(shí)加入鹽酸來(lái)抑制鋁離子的水解；綜上所述，本題答案是：；防止Al3+水解。

（2）根據(jù)以上分析可知，氯化爐中Al2O3、Cl2和焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成AlCl3、CO，化學(xué)方程式為：Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3；Cl2有毒，污染空氣，可用氫氧化鈉溶液來(lái)吸收；吸收Cl2的尾氣裝置圖為：；綜上所述，本題答案是：Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3；。

（3）已知:AlCl3、FeCl3分別在183 ℃、315 ℃時(shí)升華；所以降溫實(shí)現(xiàn)FeCl3和AlCl3的分離，合適的溫度范圍為介于183 ℃和315 ℃之間；綜上所述，本題答案是：b。

（4）NaAlO2溶液與過(guò)量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。根據(jù)流程可知，ngAl2O3的物質(zhì)的量為n/102mol，根據(jù)鋁元素守恒：2n(AlCl3)=n(Al2O3)，n(Al)=n(AlCl3)=2×n/102mol=n/51mol，鋁元素質(zhì)量為n/51×27g=27n/51 g；所以樣品中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(27n/51)/m×100%=27n/51m；綜上所述，本題答案是: AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；27n/51m。