Question

無(wú)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（Al₂O₃、Fe₂O₃）為原料制備無(wú)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

 

．
（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

 

．
（3）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入少量Al，其作用是

 

．
（4）為測(cè)定制得的無(wú)水AlCl₃產(chǎn)品（含雜質(zhì)FeCl₃）的純度，稱(chēng)取16.25g無(wú)水AlCl₃樣品，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．
①寫(xiě)出除雜過(guò)程中涉及的離子方程式

 

、

 

．
②AlCl₃產(chǎn)品的純度為

 

．
（5）工業(yè)上另一種由鋁灰為原料制備無(wú)水AlCl₃工藝中，最后一步是由AlCl₃?6H₂O脫水制備無(wú)水AlCl₃，實(shí)現(xiàn)這一步的方法是

 

．
（6）生鐵中含有一種鐵碳化合物（Fe₃C），工業(yè)上要測(cè)定碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，第一步是在足量的空氣中煅燒，生成有磁性的固體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（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2C1^-；
（3）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；
（4）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．
（5）氯化鋁溶液發(fā)生水解，將AlCl₃?6H₂O脫水制備無(wú)水氯化鋁可在HCl氣流中加熱脫結(jié)晶水；
（6）根據(jù)信息主要反應(yīng)物為Fe₃C，主要生成物為磁性的固體即四氧化三鐵，據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式．

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(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

高溫  .

2A1C1₃+3CO，
故答案為：A1₂O₃+3C1₂+3C

高溫  .

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⁺，
故答案為：SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；
（3）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目的是除去FeCl₃，
故答案為：除去FeCl₃；
（4）①除雜過(guò)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；
②根據(jù)鐵原子守恒，令含有雜質(zhì)FeCl₃質(zhì)量為m，則：
   Fe₂O₃～～～～～2FeCl₃
  160              325
  0.32g             m

160

0.32g

=

325

m

解得，m=0.65g，
所以AlCl₃產(chǎn)品的純度為

16.25g-0.65g

16.25g

×100%=96%，
故答案為：96%；
（5）氯化鋁溶液發(fā)生水解，將AlCl₃?6H₂O脫水制備無(wú)水氯化鋁可在HCl氣流中加熱脫結(jié)晶水，
故答案為：在HCl氣流中加熱脫結(jié)晶水；
（6）根據(jù)信息主要反應(yīng)物為Fe₃C，主要生成物為磁性的固體即四氧化三鐵，條件為高溫，則方程式為：Fe₃C+3O₂ 

高溫  .

Fe₃O₄+CO₂，
故答案為：Fe₃C+3O₂ 

高溫  .

Fe₃O₄+CO₂

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)于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(yǔ)書(shū)寫(xiě)、化學(xué)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，難度中等．