Question

1．無水AlCl₃易升華，可用作有機合成的催化劑等．工業上由鋁土礦（A1₂O₃、Fe₂O₃）為原料制備無水AlCl₃的工藝流程如下．

（1）氯化爐中Al₂O₃、Cl₂和C反應的化學方程式為A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO．
（2）用Na₂SO₃溶液可除去冷卻器排出尾氣中的Cl₂，此反應的離子方程式為SO₃^2-+C1₂+H₂O=SO₄^2-+2C1^-+2H⁺，在標準狀況下，吸收112L Cl₂需要5mol Na₂SO₃．
（3）為測定制得的無水AlCl₃產品（含雜質FeCl₃）的純度，稱取無水AlCl₃樣品，溶于過量的NaOH溶液，過濾出沉淀物，經洗滌、灼燒、冷卻、稱重．試寫出測定無水AlCl₃產品純度的過程中有關反應的離子方程式：
Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）工業上另一種由鋁灰為原料制備無水AlCl₃工藝中，最后一步是由AlCl₃•6H₂O脫去結晶水制備無水AlCl₃，實現這一步的操作方法是在干燥HCl氣流中加熱．
（5）工業上鋁土礦經提純后可冶煉鋁，寫出在950-970℃和Na₃AlF₆作用下進行電解制鋁反應的化學方程式2A1₂O₃$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;電解\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{950℃--970℃Na_{3}AlF_{6}}$4Al+3O₂↑．
（6）為測定制得的無水AlCl₃產品（含雜質FeCl₃）的純度，稱取16.25克無水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0.32克，則AlCl₃產品的純度為96%．

Answer 1

分析 根據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，A1C1₃為共價化合物，升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，FeCl₃熔點、沸點較高，升華制備無水AlCl₃，加入少量Al目的是除去FeCl₃，
（1）根據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C1^-，結合反應的方程式計算消耗Na₂SO₃的物質的量；
（3）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；
（4）氯化鋁溶液發生水解，將AlCl₃•6H₂O脫水制備無水氯化鋁可在HCl氣流中加熱脫結晶水；
（5）氧化鋁在950-970℃和Na₃AlF₆作用下進行電解生成鋁和氧氣；
（6）制備無水AlCl₃含有雜質FeCl₃，殘留固體質量為0.32g為Fe₂O₃，根據鐵原子守恒計算FeCl₃質量，進而計算出AlCl₃的質量，再根據產品的純度定義計算．

解答 解：（1）根據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+3C$\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO，
故答案為：A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO；
（2）Cl₂有強氧化性，將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為2C1^-．反應離子方程式為SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺，
在標準狀況下，112L Cl₂的物質的量為5mol，則由方程式可知應消耗5molNa₂SO₃，
故答案為：SO₃^2-+C1₂+H₂O=SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；5；
（3）除雜過程中鐵離子與氫氧根離子結合成氫氧化鐵沉淀，鋁離子與氫氧根離子結合成偏鋁酸根和水，
離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）氯化鋁溶液發生水解，將AlCl₃•6H₂O脫水制備無水氯化鋁可在HCl氣流中加熱脫結晶水，
故答案為：在干燥HCl氣流中加熱；
（5）氧化鋁在950-970℃和Na₃AlF₆作用下進行電解生成鋁和氧氣，方程式為2A1₂O₃$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;電解\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{950℃--970℃Na_{3}AlF_{6}}$4Al+3O₂↑，
故答案為：2A1₂O₃$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;電解\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{950℃--970℃Na_{3}AlF_{6}}$4Al+3O₂↑．
（6）根據鐵原子守恒，令含有雜質FeCl₃質量為mg，則
Fe₂O₃～～～～～2FeCl₃
160            325
0.32g           mg
所以 $\frac{0.32g}{160}$=$\frac{mg}{325}$，解得，m=0.65g，
所以AlCl₃產品的純度為$\frac{16.25g-0.65g}{16.25g}$×100%=96%，
故答案為：96%．

點評 本題考查制備無水AlCl₃的工藝流程原理的理解、對操作與實驗條件控制的理解等，涉及常用化學用語書寫、計算、分離提純等，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用能力，題目難度中等．