Question

【題目】無(wú)水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制取無(wú)水氯化鋁的一種工藝流程示意如下:

已知:

物質(zhì)
沸點(diǎn)/℃	57.6	180(升華)	300(升華)	1023

回答下列問(wèn)題：

(1)步驟I中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多，其作用是_________________(只要求寫(xiě)出一種)。

(2)請(qǐng)寫(xiě)出步驟I中反應(yīng)的方程式：________________________、______________________

(3)步驟Ⅲ的尾氣經(jīng)冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，其化學(xué)式分別為____________________。

(4)氯化鋁粗品中的雜質(zhì)主要是___________(寫(xiě)化學(xué)式)。結(jié)合流程及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是_____________________________。

Answer 1

【答案】增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率(或防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解) Fe2O3+3C2Fe+3CO↑ SiO2+2CSi+2CO↑ NaCl、NaClO、Na2CO3 FeCl3 除去FeCl3提高AlCl3純度

【解析】

用鋁土礦制取無(wú)水氯化鋁工藝流程：鋁土礦粉和焦炭在300℃焙燒，Fe2O3和SiO2被焦炭還原為Fe、Si，該過(guò)程生成CO，固體混合物和氯氣、氧氣在950℃加熱，和Cl2反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的氯化物，即SiCl4、AlCl3、FeCl3，CO和O2反應(yīng)生成CO2，后冷卻到100℃，尾氣為CO2、多余的Cl2、O2以及SiCl4，AlCl3和FeCl3變成固體，得到氯化鋁的粗品，加入氯化鈉熔融，鋁的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于鐵，加鋁粉，可以將氯化鋁的粗品中的氯化鐵中的鐵置換出來(lái)，生成鐵和氯化鋁，在300℃，氯化鋁升華，廢渣為Fe，得到成品氯化鋁，以此解答該題。

(1)步驟1中鋁土礦粉和焦炭在300℃焙燒，因后續(xù)步驟反應(yīng)生成氯化鋁等強(qiáng)酸弱堿鹽易水解，固體水分在焙燒的過(guò)程中揮發(fā)，防止后續(xù)步驟生成的鹽水解、氣孔數(shù)目增多增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；

(2)根據(jù)分析，步驟I為Fe2O3和SiO2被焦炭還原為Fe、Si，反應(yīng)的方程式：Fe2O3+3C2Fe+3CO↑、SiO2+2CSi+2CO↑；

(3)根據(jù)分析，步驟Ⅲ的尾氣為CO2、多余的Cl2、O2以及SiCl4，SiCl4的沸點(diǎn)為57.6℃，經(jīng)冷卻至室溫后，氣體為CO2、多余的Cl2、O2，用足量的NaOH冷溶液吸收，Cl2和NaOH溶液反應(yīng)生成NaCl、NaClO和H2O，CO2和NaOH溶液反應(yīng)生成Na2CO3和H2O，所以生成的鹽的化學(xué)式為NaCl、NaClO和Na2CO3；

(4)根據(jù)分析，氯化鋁粗品中的雜質(zhì)主要是FeCl3；結(jié)合流程及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，步驟Ⅴ中加入鋁粉可以將氯化鋁的粗品中的氯化鐵中的鐵置換出來(lái)，生成鐵和氯化鋁，因AlCl3在180℃升華，在300℃，廢渣為Fe，冷卻得到成品氯化鋁，則目的是除去FeCl3，提高AlCl3純度。