Question

10．無水AlCl₃可用作有機合成的催化劑、食品膨松劑等．工業(yè)制備無水AlCl₃的流程如下：

（1）已知：C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）；△H=-110.5kJ•mol^-1  ①
2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）；△H=-822.1kJ•mol^-1 ②
請寫出C還原Fe₂O₃生成CO的熱化學方程式3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol．
（2）氯化爐中通入O₂的目的是與C反應，提供反應所需的熱量．
（3）氯化爐中Al₂O₃、Cl₂和C反應的化學方程式是A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2A1C1₃+3CO．
（4）氯化爐中導出的氣體，通常用亞硫酸鈉溶液來吸收，請寫出用Na₂SO₃溶液處理尾氣時發(fā)生反應的離子方程式SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-．
（5）在升華器中加入鋁粉的目的是除去FeCl₃．

Answer 1

分析 鋁土礦焙燒爐中加熱反應，得到氧化鋁和鐵，加入氯氣、氧氣和石油焦在氯化爐中反應，氯化爐中通入O₂，與碳反應放熱，維持950℃的溫度，升華器中含有AlCl₃等，所以Al₂O₃、C1₂和C反應會生成A1C1₃，由冷凝器尾氣可知還會生成CO，氯化鋁中含有氯化鐵，加入鋁粉除去，最后得到氯化鋁冷凝得到氯化鋁固體；
（1）由蓋斯定律定律，將第一個熱化學方程式乘以3，減去第二個熱化學方程式，計算反應熱，并寫出熱化學方程式；
（2）氯化爐中通入O₂，與碳反應放熱，維持950℃的溫度；
（3）根據工藝流程可知升華器中含有AlCl₃等，所以Al₂O₃、C1₂和C反應會生成A1C1₃，由冷凝器尾氣可知還會生成CO；
（4）Cl₂有強氧化性，將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為2C1^-；
（5）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，FeCl₃熔點、沸點較低，升華制備無水AlCl₃，應除去FeCl₃．

解答 解：（1）C還原Fe₂O₃生成CO的熱化學方程式：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）；△H
由蓋斯定律，將第一個將第一個熱化學方程式乘以3，減去第二個熱化學方程式，即得該熱化學方程式，
反應熱△H=3×（-110.5kJ/mol）-（-822.1kJ/mol）=+490.6kJ/mol；
所以C還原Fe₂O₃生成CO的熱化學方程式為：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol；
故答案為：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol；
（2）氯化爐中通入O₂，與碳反應放熱，維持950℃的溫度，
故答案為：與C反應，提供反應所需的熱量；
（3）根據工藝流程可知氯化爐的產物，經冷卻、升華可制備無水AlCl₃，說明氯化爐的產物中含有A1C1₃，冷凝器尾氣含有CO，所以Al₂O₃、C1₂和C反應，生成A1C1₃和CO，反應方程式為A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO，
故答案為：A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO；
（4）Cl₂有強氧化性，將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為2C1^-．反應離子方程式為SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺，
故答案為：SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；
（5）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，FeCl₃熔點、沸點較低，升華制備無水AlCl₃，應除FeCl₃去．所以加入少量Al目的是除去FeCl₃，
故答案為：除去FeCl₃．

點評 本題考查化學方程式離子方程式的書寫、物質的分離和提純、純度等，題目難度適中，注意將AlCl₃•6H₂O脫水制備無水氯化鋁可在HCl氣流中加熱脫結晶水．