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）和石油焦（主要成分是C）為原料制備無水AlCl₃的工藝（碳氯化法）流程如下：

（1）氯化爐中Al₂O₃、Cl₂和C反應的化學方程式為______．
（2）用Na₂SO₃溶液可除去冷卻器排出尾氣中的Cl₂，此反應的離子方程式為______．
（3）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入一定量Al，其目的是______．
（4）為測定制得的無水AlCl₃產品（含少量FeCl₃雜質）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，沉淀物經洗滌、灼燒、冷卻、稱重，殘留固體質量為0.32g．
①此過程涉及反應的離子方程式為______、______．
②AlCl₃產品的純度為______．
（5）工業(yè)上另一種由鋁灰為原料制備無水AlCl₃工藝中，最后一步是由AlCl₃?6H₂O在氯化氫的氣流中加熱脫去結晶水而制得無水AlCl₃，其原因是______．

Answer 1

解：（1）根據(jù)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+3C2A1C1₃+3CO，故答案為：A1₂O₃+3C1₂+3C2A1C1₃+3CO；
（2）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⁺；
（3）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，F(xiàn)eCl₃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；
（4）①除雜過程中鐵離子與氫氧根離子結合成氫氧化鐵沉淀，鋁離子與氫氧根離子結合成偏鋁酸根和水，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FeCl₃質量為m，則
Fe₂O₃～～～～～2FeCl₃
160 325
0.32g m
=
解得，m=0.65g，
所以AlCl₃產品的純度為×100%=96%，
故答案為：96%；
（5）將AlCl₃?6H₂O脫水制備無水氯化鋁可在HCl氣流中加熱脫結晶水，Al³⁺+3 H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，故答案為：Al³⁺+3 H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，抑制AlCl₃水解．
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反應會生成A1C1₃，由冷凝器尾氣可知還會生成CO；
（2）Cl₂有強氧化性，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、沸點較低，升華制備無水AlCl₃，應除去FeCl₃；
（4）制備無水AlCl₃含有雜質FeCl₃，殘留固體質量為0.32g為Fe₂O₃，根據(jù)鐵原子守恒計算FeCl₃質量，進而計算出AlCl₃的質量，再根據(jù)產品的純度定義計算；
（5）將AlCl₃?6H₂O脫水制備無水氯化鋁可在HCl氣流中加熱脫結晶水．
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．