Question

3．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含有Fe₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下：

（1）步驟Ⅱ中發(fā)生的副反應(yīng)之一為Cl₂與Al₂O₃、過量的C的反應(yīng)，每有12g C參加反應(yīng)，消耗Cl₂的體積為44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），該反應(yīng)原理在工業(yè)上常被用來制取無水氯化鋁．試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂．
（2）步驟Ⅲ經(jīng)冷卻至室溫后，尾氣（Cl₂）可用足量的NaOH冷溶液吸收．寫出上述吸收反應(yīng)的離子方程式：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．

Answer 1

分析 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(yīng)生成對(duì)應(yīng)的氯化物，即SiCl₄、AlCl₃、FeCl₃，CO和O₂反應(yīng)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(dòng)性強(qiáng)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，尾氣中含有氯氣，可用氫氧化鈉溶液處理，以此解答該題．

解答 解：（1）每有12g C參加反應(yīng)，消耗Cl₂的體積為44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），可知參加反應(yīng)的碳和氯氣的物質(zhì)的量之比為1：2，該反應(yīng)原理在工業(yè)上常被用來制取無水氯化鋁，由質(zhì)量守恒可知還應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂，
故答案為：2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂；
（2）氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，方程式為Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查工業(yè)上用鋁土礦鹽制取無水氯化鋁工藝，為高考常見題型，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，涉及硅、鐵、鋁及其化合物的性質(zhì)，注意鹽的水解、生產(chǎn)流程反應(yīng)條件的控制以及相關(guān)反應(yīng)方程式的書寫等，題目難度中等．