Question

3．無水AlCl₃可用作有機合成的催化劑、食品膨松劑等．工業上由鋁土礦（主要成分是A1₂O₃和Fe₂O₃）和石油焦（主要成分是C）按如圖所示流程進行一系列反應來制備無水AlCl₃．

（1）氯化鋁在加熱條件下易升華，氣態氯化鋁的化學式為Al₂Cl₆，每種元素的原子最外層均達到8電子穩定結構，則AlCl₃是：分子晶體，其結構式為：．
（2）氯化爐中Al₂O₃、Cl₂和C反應的化學方程式是A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO．
（3）冷卻器排出的尾氣中含有大量CO和少量Cl₂，需用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，此反應的離子方程式為：SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺．
（4）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入少量Al，其作用是：除去FeCl₃．
（5）AlCl₃產品中Fe元素含量直接影響其品質，為測定產品中Fe元素的含量，現稱取16.25g無水AlCl₃產品，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0.32g．則產品中Fe元素的含量為：1.38%．

Answer 1

分析 （1）氯化鋁在加熱條件下易升華，說明氯化鋁的熔沸點較低，據此判斷晶體類型，鋁原子最外層有3個電子，氯原子最外層有7個電子，Al₂Cl₆中每種元素的原子最外層均達到8電子穩定結構，則鋁原子周圍應該有三個共價鍵和一個配位鍵，該電子對由氯原子提供，據此寫結構式；
（2）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，根據元素守恒書寫化學方程式；
（3）Cl₂有強氧化性，將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為2C1^-；
（4）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，FeCl₃熔點、沸點較低，升華制備無水AlCl₃，應除去FeCl₃；
（5）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Fe元素的質量，進而計算出產品中Fe元素的含量；

解答 解：（1）氯化鋁在加熱條件下易升華，說明氯化鋁的熔沸點較低，所以氯化鋁是分子晶體，鋁原子最外層有3個電子，氯原子最外層有7個電子，Al₂Cl₆中每種元素的原子最外層均達到8電子穩定結構，則鋁原子周圍應該有三個共價鍵和一個配位鍵，該電子對由氯原子提供，所以Al₂Cl₆的結構式為，
故答案為：分子；；
（2）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{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO，
故答案為：A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO；
（3）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⁺，
故答案為：SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；
（4）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，FeCl₃熔點、沸點較低，升華制備無水AlCl₃，應除FeCl₃去．所以加入少量Al的作用是除去FeCl₃，
故答案為：除去FeCl₃；
（5）根據鐵原子守恒，令含有雜質FeCl₃質量為m，則
   Fe₂O₃～～～～～2Fe
  160             112
  0.32g             m
$\frac{160}{0.32g}$=$\frac{112}{m}$，
解得，m=0.224g，
所以產品中Fe元素的含量為$\frac{0.224g}{16.25g}$×100%=1.38%，
故答案為：1.38%．

點評 本題考查化學方程式離子方程式的書寫、物質的分離和提純、純度等，題目難度適中，注意（5）中利用元素守恒進行計算．