Question

3．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)上由鋁土礦（主要成分是A1₂O₃和Fe₂O₃）和石油焦（主要成分是C）按如圖所示流程進(jìn)行一系列反應(yīng)來(lái)制備無(wú)水AlCl₃．

（1）氯化鋁在加熱條件下易升華，氣態(tài)氯化鋁的化學(xué)式為Al₂Cl₆，每種元素的原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則AlCl₃是：分子晶體，其結(jié)構(gòu)式為：．
（2）氯化爐中Al₂O₃、Cl₂和C反應(yīng)的化學(xué)方程式是A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO．
（3）冷卻器排出的尾氣中含有大量CO和少量Cl₂，需用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，此反應(yīng)的離子方程式為：SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺．
（4）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入少量Al，其作用是：除去FeCl₃．
（5）AlCl₃產(chǎn)品中Fe元素含量直接影響其品質(zhì)，為測(cè)定產(chǎn)品中Fe元素的含量，現(xiàn)稱(chēng)取16.25g無(wú)水AlCl₃產(chǎn)品，溶于過(guò)量的NaOH溶液，過(guò)濾出沉淀物，沉淀物經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱(chēng)重殘留固體質(zhì)量為0.32g．則產(chǎn)品中Fe元素的含量為：1.38%．

Answer 1

分析 （1）氯化鋁在加熱條件下易升華，說(shuō)明氯化鋁的熔沸點(diǎn)較低，據(jù)此判斷晶體類(lèi)型，鋁原子最外層有3個(gè)電子，氯原子最外層有7個(gè)電子，Al₂Cl₆中每種元素的原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則鋁原子周?chē)鷳?yīng)該有三個(gè)共價(jià)鍵和一個(gè)配位鍵，該電子對(duì)由氯原子提供，據(jù)此寫(xiě)結(jié)構(gòu)式；
（2）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，根據(jù)元素守恒書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（3）Cl₂有強(qiáng)氧化性，將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為2C1^-；
（4）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，F(xiàn)eCl₃熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低，升華制備無(wú)水AlCl₃，應(yīng)除去FeCl₃；
（5）制備無(wú)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Fe元素的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出產(chǎn)品中Fe元素的含量；

解答 解：（1）氯化鋁在加熱條件下易升華，說(shuō)明氯化鋁的熔沸點(diǎn)較低，所以氯化鋁是分子晶體，鋁原子最外層有3個(gè)電子，氯原子最外層有7個(gè)電子，Al₂Cl₆中每種元素的原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則鋁原子周?chē)鷳?yīng)該有三個(gè)共價(jià)鍵和一個(gè)配位鍵，該電子對(duì)由氯原子提供，所以Al₂Cl₆的結(jié)構(gòu)式為，
故答案為：分子；；
（2）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(wú)水AlCl₃，說(shuō)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{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO，
故答案為：A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO；
（3）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⁺，
故答案為：SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；
（4）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，F(xiàn)eCl₃熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低，升華制備無(wú)水AlCl₃，應(yīng)除FeCl₃去．所以加入少量Al的作用是除去FeCl₃，
故答案為：除去FeCl₃；
（5）根據(jù)鐵原子守恒，令含有雜質(zhì)FeCl₃質(zhì)量為m，則
   Fe₂O₃～～～～～2Fe
  160             112
  0.32g             m
$\frac{160}{0.32g}$=$\frac{112}{m}$，
解得，m=0.224g，
所以產(chǎn)品中Fe元素的含量為$\frac{0.224g}{16.25g}$×100%=1.38%，
故答案為：1.38%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)方程式離子方程式的書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)的分離和提純、純度等，題目難度適中，注意（5）中利用元素守恒進(jìn)行計(jì)算．