Question

無水AlCl₃易升華，可用作有機合成的催化劑等，工業(yè)上由鋁土礦（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃，還含有少量的SiO₂）和石油焦（主要成分是C）為原料制備無水AlCl₃：2Al₂O₃+6Cl₂

△

4AlCl₃+3O₂
回答以下問題：
（1）Cl^-的電子式為

 

．Al在元素周期表最中的位置是

 

．
（2）生產(chǎn)中加入石油焦，其目的是

 

．
（3）加入焦炭后的化學(xué)反應(yīng)可表示為Al₂O₃+C+Cl₂

△

AlCl₃+X↑，設(shè)計實驗確定氣體X的成分：

 

．
（4）在提純AlCl₃粗產(chǎn)品時，需加入少量鋁粉，可使熔點較低的FeCl₃轉(zhuǎn)化為熔點較高的FeCl₂，從而避免在
AlCl₃中混入鐵的氯化物．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）為測定制得的無水AlCl₃產(chǎn)品（含F(xiàn)eCl₃雜質(zhì)）的純度，稱取16.25g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0.32g．
①過程涉及的離子方程式

 

、

 

．
②AlCl₃產(chǎn)品的純度為

 

．
（6）以鋁土礦為原料可以通過以下途徑提純氧化鋁：

①寫出濾液甲中溶質(zhì)的化學(xué)式

 

．
②寫出濾液乙中加入過量氨水得到Al（OH）₃的離子方程式

 

．

Answer 1

考點：鎂、鋁的重要化合物,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：（1）氯離子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，注意在寫陰離子的電子式時注意不要忘記寫中括號和中括號外的電荷符號；鋁元素核電荷數(shù)為13，位于周期表中第三周期第IIIA族；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式2Al₂O₃+6Cl₂

△

4AlCl₃+3O₂可知，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，加入石油焦后，碳與O₂反應(yīng)，有利于反應(yīng)正向進行；
（3）根據(jù)反應(yīng)方程式可知，氣體X可能為一氧化碳、二氧化碳或者二者混合物，可以利用澄清石灰水檢驗二氧化碳，利用灼熱的氧化銅檢驗一氧化碳，據(jù)此涉及實驗方案；
（4）根據(jù)題中信息可知，反應(yīng)物為Al和FeCl₃，反應(yīng)產(chǎn)物為氯化鋁和FeCl₂，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（5）①根據(jù)鋁離子、鐵離子與過量的氫氧根離子反應(yīng)生成偏鋁酸根離子、氫氧化鐵沉淀寫出反應(yīng)的離子方程式；
②殘留固體質(zhì)量為0.32g為氧化鐵，可以計算出鐵離子的物質(zhì)的量及氯化鐵的質(zhì)量，最后根據(jù)總質(zhì)量計算出氯化鋁的純度；
（6）①過量NaOH溶液可以和鋁土礦中的Al₂O₃和SiO₂ 反應(yīng)，不與Fe₂O₃ 反應(yīng)，可知濾液甲的成分，注意氫氧化鈉是過量的；
②濾液乙中含有鋁離子，鋁離子與氨水反應(yīng)生成難溶物氫氧化鋁，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式．

解答： 解：（1）氯離子最外層達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氯離子的電子式為：；鋁元素為主族元素，核外3個電子層，位于周期表中第三周，最外層3個電子，位于第IIIA族，
故答案為：；第三周期第IIIA族；
（2）從生產(chǎn)無水AlCl₃的化學(xué)方程式看，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，加入石油焦后，碳與O₂反應(yīng)，使可逆反應(yīng)轉(zhuǎn)化為不可逆反應(yīng)，有利于反應(yīng)正向進行，
故答案為：碳與O₂反應(yīng)，有利于反應(yīng)正向進行；
（3）從Al₂O₃+C+Cl₂

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AlCl₃+X↑可以看出X為CO、CO₂或兩者的混合物，確定氣體X的成分，就是檢驗CO、CO₂的存在，檢驗方法為：氣體X可能為CO、CO₂或兩者的混合物，將生成氣體依次通過澄清石灰水、灼熱的CuO粉末，如溶液變渾濁，則X中存在CO₂，如黑色CuO粉末變成紅色粉末，則X中存在CO，
故答案為：氣體X可能為CO、CO₂或兩者的混合物，將生成氣體依次通過澄清石灰水、灼熱的CuO粉末，如溶液變渾濁，則X中存在CO₂，如黑色CuO粉末變成紅色粉末，則X中存在CO；
（4）鋁將氯化鐵還原為氯化亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al+3FeCl₃

△   .

AlCl₃+3FeCl₂，
故答案為：Al+3FeCl₃

△   .

AlCl₃+3FeCl₂；
（5）①該制取過程中涉及的離子方程式有AlCl₃與過量的NaOH溶液的反應(yīng)和FeCl₃與NaOH溶液的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；Al³⁺+4OH^-═AlO+2H₂O，
故答案為：Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；Al³⁺+4OH^-═AlO+2H₂O；
②0.32 g殘留固體質(zhì)量是Fe₂O₃，則鐵離子的物質(zhì)的量為：n（Fe³⁺）=0.004 mol，氯化鐵的質(zhì)量為：m（FeCl₃）=162.5g/mol×0.004mol=0.65 g，混合物中氯化鋁的質(zhì)量為：m（AlCl₃）=16.25g-0.65g=15.6 g，所以AlCl₃產(chǎn)品的純度為：

15.6g

16.25g

×100%=96%，
故答案為：96%；
（6）①鋁土的主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃，還含有少量的SiO₂，加入氫氧化鈉溶液后，氧化鋁、二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸根離子和硅酸鈉，氧化鐵不反應(yīng)，所以濾液甲中的溶質(zhì)為：NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，
故答案為：NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH；
②根據(jù)流程可知，濾液乙中含有鋁離子，鋁離子與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₃，
故答案為：Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₃．

點評：本題考查了影響化學(xué)平衡因素、物質(zhì)的分離與提純、探究物質(zhì)組成與含量等知識，題目難度中等，試題涉及的題量過大，知識點較多，充分考查了學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況；解答本題時需要合理、耐心分析題中信息、制取流程，然后聯(lián)系所學(xué)知識進行作答，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．