Question

7．無水AlCl₃是一種重要的有機合成催化劑，該物質在183℃時升華，遇潮濕空氣即產生大量白霧．某化學興趣小組擬利用中學常見儀器設計實驗制備無水AlCl₃，實驗裝置如圖所示．請回答下列問題：

（1）制備實驗開始時，先檢查裝置的氣密性，接下來的操作依次是acbd（填序號）
a．加入MnO₂粉末 b．點燃A處酒精燈 c．加入濃鹽酸 d．點燃D處酒精燈
（2）B、C、F、G四個洗氣瓶中，加入相同試劑的是CF瓶
（3）寫出A燒瓶中發生反應的離子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O
（4）E中得到少量白色粉末，打開軟木塞后可明顯觀察到錐形瓶中有白霧產生，用化學方程式表示其原因AlCl₃+3H₂O=Al（OH）₃+3HCl
（5）制備過程中，反應一段時間后，A中不再產生氣泡．為驗證濃鹽酸變稀后不能與MnO₂反應，殘余液中一定有稀鹽酸剩余．可在反應結束后，取少量殘余液，向其中加入下列物質或試劑，能達到實驗目的是bd（填序號）
a．NaOH固體  b．NaHCO₃固體 c．AgNO₃溶液  d．鐵粉  e．酚酞試劑
（6）常溫下，取制得的AlCl₃固體溶于水，配成濃度為1.3mol/L的溶液．
①向其中通入NH₃，當溶液的pH=3時，溶液中開始產生沉淀，然后停止通NH₃．將得到的混合溶液蒸干、灼燒后得到的固體物質成分是Al₂O₃（填化學式）（已知K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33）
②用惰性電極電解足量的AlCl₃溶液，請寫出電解的化學方程式：2AlCl₃+6H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Al（OH）₃↓+3Cl₂↑+3H₂↑．

Answer 1

分析 根據實驗裝置圖可知，該實驗中用濃鹽酸與二氧化錳反應生成氯氣，氯氣中有氯化氫、水等雜質，先用飽和食鹽水除氯化氫，再用濃硫酸干燥，氯氣與鋁反應制得氯化鋁，反應的尾氣中有氯氣用氫氧化鈉吸收，為防止氯化鋁與氫氧化鈉溶液中的水蒸汽反應，所以在收集裝置和尾氣吸收裝置之間加一干燥裝置，可以用濃硫酸干燥，
（1）實驗開始時先要將裝置中的空氣排盡，防止空氣中的水蒸汽與生成的氯化鋁反應；
（2）根據上面的分析，C和F裝置中干燥都用濃硫酸；
（3）A中發生濃鹽酸和二氧化錳的反應，生成氯化錳、氯氣和水；
（4）E裝置中收集到的氯化鋁，氯化鋁易水解生成氫氧化鋁和氯化氫，氯化氫在空氣中會形成白霧；
（5）稀鹽酸與碳酸氫鈉能產生氣體二氧化碳，與鐵粉產生氫氣；
（6）①c（Al³⁺）=1.3mol/L，根據K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）•c³（OH^-），計算出溶液中氫氧根離子的濃度，進而確定溶液的pH值，AlCl₃溶液蒸干產生氫氧化鋁，灼燒后氫氧化鋁分解生成氧化鋁；
②用惰性電極電解足量的AlCl₃溶液時，陽極氯離子放電生成氯氣，陰極氫離子放電生成氫氣，溶液中會產生氫氧化鋁沉淀，據此書寫電解方程式．

解答 解：根據實驗裝置圖可知，該實驗中用濃鹽酸與二氧化錳反應生成氯氣，氯氣中有氯化氫、水等雜質，先用飽和食鹽水除氯化氫，再用濃硫酸干燥，氯氣與鋁反應制得氯化鋁，反應的尾氣中有氯氣用氫氧化鈉吸收，為防止氯化鋁與氫氧化鈉溶液中的水蒸汽反應，所以在收集裝置和尾氣吸收裝置之間加一干燥裝置，可以用濃硫酸干燥，
（1）實驗開始時先要將裝置中的空氣排盡，防止空氣中的水蒸汽與生成的氯化鋁反應，所以操作依次是acbd，
故答案為：acbd；
（2）根據上面的分析，C和F裝置中干燥都用濃硫酸，
故答案為：CF；
（3）A中發生濃鹽酸和二氧化錳的反應，生成氯化錳、氯氣和水，反應方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（4）E中收集到的氯化鋁粉末，打開軟木塞后，氯化鋁與空氣中的水蒸汽發生水解反應，所以可以看到錐形瓶中有白霧產生，反應方程式為AlCl₃+3H₂O=Al（OH）₃+3HCl，
故答案為：AlCl₃+3H₂O=Al（OH）₃+3HCl；
（5）稀鹽酸與碳酸氫鈉能產生氣體二氧化碳，與鐵粉產生氫氣，所以用NaHCO₃固體或鐵粉可以證明溶液中有稀鹽酸，NaOH固體與鹽酸無明顯現象，硝酸銀與氯化錳也能產生白色沉淀，酚酞遇酸顯無色，無法判斷，
故選bd；
（6）①c（Al³⁺）=1.3mol/L，根據K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）•c³（OH^-），所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1.3×1{0}^{-33}}{1.3}}$mol/L=1×10^-11 mol/L，故溶液的pH值為3，AlCl₃溶液蒸干產生氫氧化鋁，灼燒后氫氧化鋁分解生成氧化鋁，所以最后得到的固體物質成分Al₂O₃；
故答案為：3；Al₂O₃；
②用惰性電極電解足量的AlCl₃溶液時，陽極氯離子放電生成氯氣，陰極氫離子放電生成氫氣，溶液中會產生氫氧化鋁沉淀，電解方程式為2AlCl₃+6H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Al（OH）₃↓+3Cl₂↑+3H₂↑，
故答案為：2AlCl₃+6H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Al（OH）₃↓+3Cl₂↑+3H₂↑．

點評 本題考查物質的制備實驗，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，為高考常見題型，注意把握實驗的原理和注意事項，難度中等．