Question

1．無水AlCl₃易升華，可用作有機(jī)合成的催化劑等．工業(yè)上由鋁土礦（A1₂O₃、Fe₂O₃）為原料制備無水AlCl₃的工藝流程如下．

（1）氯化爐中Al₂O₃、Cl₂和C反應(yīng)的化學(xué)方程式為A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO．
（2）用Na₂SO₃溶液可除去冷卻器排出尾氣中的Cl₂，此反應(yīng)的離子方程式為SO₃^2-+C1₂+H₂O=SO₄^2-+2C1^-+2H⁺，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，吸收112L Cl₂需要5mol Na₂SO₃．
（3）為測定制得的無水AlCl₃產(chǎn)品（含雜質(zhì)FeCl₃）的純度，稱取無水AlCl₃樣品，溶于過量的NaOH溶液，過濾出沉淀物，經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱重．試寫出測定無水AlCl₃產(chǎn)品純度的過程中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：
Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）工業(yè)上另一種由鋁灰為原料制備無水AlCl₃工藝中，最后一步是由AlCl₃•6H₂O脫去結(jié)晶水制備無水AlCl₃，實(shí)現(xiàn)這一步的操作方法是在干燥HCl氣流中加熱．
（5）工業(yè)上鋁土礦經(jīng)提純后可冶煉鋁，寫出在950-970℃和Na₃AlF₆作用下進(jìn)行電解制鋁反應(yīng)的化學(xué)方程式2A1₂O₃$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;電解\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{950℃--970℃Na_{3}AlF_{6}}$4Al+3O₂↑．
（6）為測定制得的無水AlCl₃產(chǎn)品（含雜質(zhì)FeCl₃）的純度，稱取16.25克無水AlCl₃樣品溶于過量的NaOH溶液，過濾出沉淀物，沉淀物經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱重，殘留固體質(zhì)量為0.32克，則AlCl₃產(chǎn)品的純度為96%．

Answer 1

分析 根據(jù)工藝流程可知氯化爐的產(chǎn)物，經(jīng)冷卻、升華可制備無水AlCl₃，說明氯化爐的產(chǎn)物中含有A1C1₃，冷凝器尾氣含有CO，所以Al₂O₃、C1₂和C反應(yīng)，生成A1C1₃和CO，A1C1₃為共價(jià)化合物，升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，F(xiàn)eCl₃熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高，升華制備無水AlCl₃，加入少量Al目的是除去FeCl₃，
（1）根據(jù)工藝流程可知升華器中含有AlCl₃等，所以Al₂O₃、C1₂和C反應(yīng)會(huì)生成A1C1₃，由冷凝器尾氣可知還會(huì)生成CO；
（2）Cl₂有強(qiáng)氧化性，將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為C1^-，結(jié)合反應(yīng)的方程式計(jì)算消耗Na₂SO₃的物質(zhì)的量；
（3）除雜過程中鐵離子與氫氧根離子結(jié)合成氫氧化鐵沉淀，鋁離子與氫氧根離子結(jié)合成偏鋁酸根和水；
（4）氯化鋁溶液發(fā)生水解，將AlCl₃•6H₂O脫水制備無水氯化鋁可在HCl氣流中加熱脫結(jié)晶水；
（5）氧化鋁在950-970℃和Na₃AlF₆作用下進(jìn)行電解生成鋁和氧氣；
（6）制備無水AlCl₃含有雜質(zhì)FeCl₃，殘留固體質(zhì)量為0.32g為Fe₂O₃，根據(jù)鐵原子守恒計(jì)算FeCl₃質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出AlCl₃的質(zhì)量，再根據(jù)產(chǎn)品的純度定義計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)工藝流程可知氯化爐的產(chǎn)物，經(jīng)冷卻、升華可制備無水AlCl₃，說明氯化爐的產(chǎn)物中含有A1C1₃，冷凝器尾氣含有CO，所以Al₂O₃、C1₂和C反應(yīng)，生成A1C1₃和CO，反應(yīng)方程式為A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO，
故答案為：A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO；
（2）Cl₂有強(qiáng)氧化性，將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為2C1^-．反應(yīng)離子方程式為SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺，
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，112L Cl₂的物質(zhì)的量為5mol，則由方程式可知應(yīng)消耗5molNa₂SO₃，
故答案為：SO₃^2-+C1₂+H₂O=SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；5；
（3）除雜過程中鐵離子與氫氧根離子結(jié)合成氫氧化鐵沉淀，鋁離子與氫氧根離子結(jié)合成偏鋁酸根和水，
離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）氯化鋁溶液發(fā)生水解，將AlCl₃•6H₂O脫水制備無水氯化鋁可在HCl氣流中加熱脫結(jié)晶水，
故答案為：在干燥HCl氣流中加熱；
（5）氧化鋁在950-970℃和Na₃AlF₆作用下進(jìn)行電解生成鋁和氧氣，方程式為2A1₂O₃$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;電解\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{950℃--970℃Na_{3}AlF_{6}}$4Al+3O₂↑，
故答案為：2A1₂O₃$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;電解\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{950℃--970℃Na_{3}AlF_{6}}$4Al+3O₂↑．
（6）根據(jù)鐵原子守恒，令含有雜質(zhì)FeCl₃質(zhì)量為mg，則
Fe₂O₃～～～～～2FeCl₃
160            325
0.32g           mg
所以 $\frac{0.32g}{160}$=$\frac{mg}{325}$，解得，m=0.65g，
所以AlCl₃產(chǎn)品的純度為$\frac{16.25g-0.65g}{16.25g}$×100%=96%，
故答案為：96%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備無水AlCl₃的工藝流程原理的理解、對(duì)操作與實(shí)驗(yàn)條件控制的理解等，涉及常用化學(xué)用語書寫、計(jì)算、分離提純等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用能力，題目難度中等．