Question

18．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（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(wú)水AlCl₃：2Al₂O₃+6Cl₂?4AlCl₃+3O₂
回答以下問(wèn)題：
（1）Cl^-的電子式為．Al在元素周期表最中的位置是第三周期第IIIA族．
（2）生產(chǎn)中加入石油焦，其目的是碳與O₂反應(yīng)，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行．
（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(jì)實(shí)驗(yàn)確定氣體X的成分：
氣體X可能為CO、CO₂或兩者的混合物，將生成氣體依次通過(guò)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）在提純AlCl₃粗產(chǎn)品時(shí)，需加入少量鋁粉，可使熔點(diǎn)較低的FeCl₃轉(zhuǎn)化為熔點(diǎn)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Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂．
（5）為測(cè)定制得的無(wú)水AlCl₃產(chǎn)品（含F(xiàn)eCl₃雜質(zhì)）的純度，稱取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、稱重，殘留固體質(zhì)量為0.32g．
①過(guò)程涉及的離子方程式Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
②AlCl₃產(chǎn)品的純度為96%．
（6）以鋁土礦為原料可以通過(guò)以下途徑提純氧化鋁：
過(guò)量NaOH溶液過(guò)量稀鹽酸過(guò)量氨水
①寫(xiě)出濾液甲中溶質(zhì)的化學(xué)式NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH．
②寫(xiě)出濾液乙中加入過(guò)量氨水得到Al（OH）₃的離子方程式Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．

Answer 1

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(xiě)陰離子的電子式時(shí)注意不要忘記寫(xiě)中括號(hào)和中括號(hào)外的電荷符號(hào)；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(jìn)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(yàn)二氧化碳，利用灼熱的氧化銅檢驗(yàn)一氧化碳，據(jù)此涉及實(shí)驗(yàn)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(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（5）①根據(jù)鋁離子、鐵離子與過(guò)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(xiě)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(jì)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(jì)算出氯化鋁的純度；
（6）①過(guò)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(guò)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(xiě)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(gè)電子層，位于周期表中第三周，最外層3個(gè)電子，位于第IIIA族，
故答案為：；第三周期第IIIA族；
（2）從生產(chǎn)無(wú)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(jìn)行，
故答案為：碳與O₂反應(yīng)，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行；
（3）從Al₂O₃+C+Cl₂=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(yàn)CO、CO₂的存在，檢驗(yàn)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(guò)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(guò)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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂，
故答案為：Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂；
（5）①該制取過(guò)程中涉及的離子方程式有AlCl₃與過(guò)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^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+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：$\frac{15.6g}{16.25g}$×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↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)，題目難度中等，試題涉及的題量過(guò)大，知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況；解答本題時(shí)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(shí)進(jìn)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(shí)的能力．