Question

【化學(xué)——選修2：化學(xué)與技術(shù)】（15分）

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（A12O3、Fe2O3）為原料制備無水AlCl3的工藝流程如下。

（1）氯化爐中Al2O3、C12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）為測定制得的無水AlCl3產(chǎn)品（含雜質(zhì)FeCl3）的純度，稱取16.25 g無水AlCl3樣品，溶于過量的NaOH溶液，過濾出沉淀物，沉淀物經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱重，殘留固體質(zhì)量為0.32 g。

①寫出除雜過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水AlCl3工藝中，最后一步是由AlCl3·6H2O脫水制備無水AlCl3，實現(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)上要測定碳元素的質(zhì)量分數(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

（1）Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO（2分）

（2）SO32－＋Cl2＋H2O=SO42－＋2Cl－＋2H＋（2分）

（3）除去FeCl3（2分）

（4）①Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓（2分） Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O（2分）②96%（2分）

（5）在HCl氣流中加熱脫結(jié)晶水（2分）

（6）Fe3C＋3O2 Fe3O4＋CO2 （1分）

【解析】

試題分析：⑴在氯化爐中發(fā)生的反應(yīng)物有Al2O3、Cl2、C，生成物有AlCl3、CO（在冷卻器中逸出），根據(jù)氧化還原反應(yīng)的配平方法將其配平，并寫出反應(yīng)條件（950℃）；

⑵書寫Na2SO3溶液與Cl2反應(yīng)的離子方程式時，先根據(jù)得失電子守恒有SO32－＋Cl2――SO42－＋2Cl－，再根據(jù)電荷守恒有SO32－＋Cl2――SO42－＋2Cl－＋2H＋，最后根據(jù)原子守恒得SO32－＋Cl2＋H2O=SO42－＋2Cl－＋2H＋。

⑶由于升華器中含有AlCl3和FeCl3（雜質(zhì)），加入少量Al，可與FeCl3反應(yīng)將其除去。

⑷在含有FeCl3雜質(zhì)的AlCl3產(chǎn)品中加入過量的NaOH溶液所發(fā)生的離子方程式有①Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓，Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O；沉淀物[Fe(OH)3]經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱重，殘留固體（Fe2O3）質(zhì)量為0.32 g，據(jù)原子守恒可計算AlCl3產(chǎn)品的純度：。

⑸為了抑制AlCl3的水解，必須在在HCl氣流中加熱AlCl3·6H2O，使其脫結(jié)晶水（否則會生成Al(OH)3或Al2O3）。

⑹據(jù)題意該反應(yīng)的生成物有Fe3C、O2（空氣），生成物有Fe3O4（磁性的固體）、CO2，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的配平方法將其配平，并標出反應(yīng)條件（高溫）。

考點：本題考查氧化還原反應(yīng)方程式和離子方程式的書寫、鹽類的水解、根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的化學(xué)計算（原子守恒）等。