11.無水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應用廣泛.
(1)將氯化鋁水溶液加熱蒸干并灼燒得到的固體產(chǎn)物是Al2O3
(2)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等雜質)制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如圖:

已知:
物質SiCl4AlCl3FeCl3[來FeCl2
沸點/℃57.6180(升華)300(升華)1023
①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多,其作用是防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應物的接觸面積,加快反應速率(寫出兩種).
②步驟Ⅱ中若不通入氯氣和氧氣,則反應生成相對原子質量比硅大的單質的反應方程式是Fe2O3+3C$\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$2Fe+3CO↑.
③已知:
Al2O3(s)+3C(s)═2Al(s)+3CO(g)△H1=+1344.1kJ•mol-1
2AlCl3(g)═2Al(s)+3Cl2(g)△H2=+1169.2kJ•mol-1
由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g)△H=+174.9kJ/mol.
④步驟Ⅲ經(jīng)冷卻至室溫后,氣體用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的鹽主要有3種,其化學式分別為NaCl、NaClO、Na2CO3⑤結合流程及相關數(shù)據(jù)分析,步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是除去FeCl3,提高AlCl3純度.
⑥在Ⅰ至Ⅴ中涉及到氧化還原反應的有Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ.

分析 (1)氯化鋁為強酸弱堿鹽,水解生成氫氧化鋁和鹽酸,加熱促進水解且產(chǎn)生的氯化氫不斷揮發(fā)使水解徹底,最后生成氫氧化鋁,灼燒氫氧化鋁使其分解;
(2)用鋁土礦制取無水氯化鋁工藝流程:鋁土礦粉和焦炭在300℃焙燒,固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多,固體混合物和氯氣、氧氣在950℃加熱,Al2O3、Fe2O3和SiO2先被焦炭還原為Al、Fe、Si,該過程生成CO,后Al、Fe、Si分別和Cl2反應生成對應的氯化物,即SiCl4、AlCl3、FeCl3,CO和O2反應生成CO2,后冷卻到100℃,尾氣為CO2、多余的Cl2,O2,SiCl4,以及AlCl3和FeCl3變成固體,得到氯化鋁的粗品,加入氯化鈉熔融,鋁的金屬活動性強于鐵,加鋁粉,可以將氯化鋁的粗品中的氯化鐵中的鐵置換出來,生成鐵和氯化鋁,在300℃,廢渣為Fe,得到成品氯化鋁,
①步驟1中焙燒固體:水分揮發(fā)其作用是防止后續(xù)步驟生成的水解,氣孔數(shù)目增多其作用是增大反應物的接觸面積,加快反應速率;
②根據(jù)物質中含有的元素組成可知:若步驟Ⅱ中不通入氯氣和氧氣,則焦炭還原氧化鐵反應生成相對原子質量比硅大的單質是鐵;
③根據(jù)蓋斯定律結合已知方程式構建目標方程式求解;
④步驟Ⅲ經(jīng)冷卻至室溫后,氣體用足量的NaOH冷溶液吸收,Cl2和NaOH溶液反應生成NaCl、NaClO和H2O,CO2和NaOH溶液反應生成Na2CO3和H2O;
⑤在氯化鋁的粗品中加入NaCl后熔融能降低FeCl3的熔點,由于鋁的活動性比鐵強,在步驟V中加入鋁粉,就可以將鐵置換出來,達到除去雜質,提高AlCl3純度的目的;
⑥在Ⅰ中一氧化碳作還原劑,在Ⅱ中氧氣、氯氣作氧化劑,在Ⅴ中鋁粉作還原劑,故Ⅰ至Ⅴ中涉及到氧化還原反應的有Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ.

解答 解:(1)氯化鋁為強酸弱堿鹽,水解生成氫氧化鋁和鹽酸,加熱促進水解且產(chǎn)生的氯化氫不斷揮發(fā)使水解徹底,生成氫氧化鋁,灼燒氫氧化鋁,得到氧化鋁和水;
故答案為:Al2O3;
(2)①步驟1中鋁土礦粉和焦炭在300℃焙燒,因后續(xù)步驟反應生成氯化鋁等強酸弱堿鹽易水解,固體水分在焙燒的過程中揮發(fā),防止后續(xù)步驟生成的鹽水解、氣孔數(shù)目增多增大反應物的接觸面積,加快反應速率,
故答案為:防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應物的接觸面積,加快反應速率;
②根據(jù)物質中含有的元素組成可知:若步驟Ⅱ中不通入氯氣和氧氣,F(xiàn)e2O3與焦炭發(fā)生氧化還原反應,則反應生成相對原子質量比硅大的單質是鐵,反應方程式為:Fe2O3+3C $\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$ 2Fe+3CO↑,
故答案為:Fe2O3+3C $\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$ 2Fe+3CO↑;
③Ⅰ、Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)△H1=+1344.1kJ•mol-1
Ⅱ、2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g)△H2=+1169.2kJ•mol-1
根據(jù)蓋斯定律,將Ⅰ-Ⅱ可得:Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(g))+3CO(g)△H=(+1344.1kJ•mol-1)-(+1169.2kJ•mol-1)=+174.9KJ/mol,
故答案為:Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(g))+3CO(g)△H=+174.9KJ/mol;
④步驟Ⅲ經(jīng)冷卻至室溫后,氣體用足量的NaOH冷溶液吸收,Cl2和NaOH溶液反應生成NaCl、NaClO和H2O,CO2和NaOH溶液反應生成Na2CO3和H2O,所以生成的鹽的化學式為NaCl、NaClO和Na2CO3,
故答案為:NaCl、NaClO、Na2CO3;
⑤步驟Ⅲ得到氯化鋁的粗品,加入氯化鈉熔融能降低FeCl3的熔點,鋁的金屬活動性強于鐵,加鋁粉,可以將氯化鋁的粗品中的氯化鐵中的鐵置換出來,生成鐵和氯化鋁,因AlCl3在180℃升華,在300℃,廢渣為Fe,冷卻得到成品氯化鋁,
故答案為:除去FeCl3,提高AlCl3純度;
⑥在Ⅰ中一氧化碳作還原劑,在Ⅱ中氧氣、氯氣作氧化劑,在Ⅴ中鋁粉作還原劑,故Ⅰ至Ⅴ中涉及到氧化還原反應的有Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ,
故答案為:Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ.

點評 本題考查工業(yè)上用鋁土礦鹽制取無水氯化鋁工藝,涉及硅、鐵、鋁及其化合物的性質,注意鹽的水解、生產(chǎn)流程反應條件的控制、熱化方程式的書寫、物質反應條件與產(chǎn)物的確定等,題目難度中等.

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CH3CH2OSO2OH(濃)$\stackrel{170℃-15℃}{?}$ CH2═CH2+H2SO4  ②
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A.調整乙醇和濃硫酸的體積比為1:4
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D.降低反應體系溫度至140℃
E.用其他脫水劑(如P2O5)代替濃硫酸
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