Question

17．工業上通常以鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含有少量Fe₂O₃、SiO₂等雜質）為原料制備無水氯化鋁：2Al₂O₃+6Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3O₂．
（1）為促進反應的進行，實際生產中需加入焦炭，其原因是加入焦炭消耗反應生成的氧氣，使平衡向正反應方向移動．
（2）加入焦炭后的化學反應可表示為Al₂O₃+C+Cl₂$\stackrel{△}{→}$AlCl₃+X↑，設計實驗確定氣體X的將氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則說明生成的氣體X為CO₂．
（3）在提純AlCl₃粗產品時，需加入少量鋁粉，可使熔點較低的FeCl₃轉化為熔點較高的FeCl₂，從而避免在AlCl₃中混入鐵的氯化物．該反應的化學方程式為Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂．
（4）以鋁土礦為原料可以通過以下途徑提純氧化鋁：

①寫出濾液甲中溶質的化學式：NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃．
②寫出濾液乙中加入過量氨水得到Al（OH）₃的離子方程式：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
③要進一步獲得金屬鋁，工業上采用的冶煉方法是電解法，
有關反應的化學方程式為2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．

Answer 1

分析 （1）減少生成物濃度平衡正向移動；
（2）根據元素守恒知，X為二氧化碳，實驗室用澄清石灰水檢驗二氧化碳；
（3）Al和氯化鐵發生氧化還原反應生成氯化鋁和氯化亞鐵；
（4）鋁土礦加入過量NaOH可將SiO₂、Al₂O₃溶解，Fe₂O₃不反應，然后過濾，濾液甲中含有NaAlO₂、NaOH、Na₂SiO₃，甲中加入過量稀鹽酸，NaAlO₂、NaOH、Na₂SiO₃和稀鹽酸反應后生成NaCl、AlCl₃、H₂SiO₃，過濾后的溶液中含有NaCl、AlCl₃、HCl，濾液乙中加入過量氨水，生成Al（OH）₃沉淀和NH₄Cl，過濾將氫氧化鋁灼燒得到Al₂O₃．

解答 解：（1）減少生成物濃度平衡正向移動，加入焦炭消耗反應生成的氧氣，使平衡向著正反應方向移動，故答案為：加入焦炭消耗反應生成的氧氣，使平衡向正反應方向移動；
（2）所生成的氣體X為CO₂，檢驗方法為將氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則說明生成的氣體X為CO₂，
故答案為：將氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則說明生成的氣體X為CO₂；
（3）加入鋁粉，可將FeCl₃還原為熔點較高的FeCl₂．在提純時可避免AlCl₃中混有FeCl₃，化學方程式為Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂，
故答案為：Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂；
（4）鋁土礦加入過量NaOH可將SiO₂、Al₂O₃溶解，Fe₂O₃不反應，然后過濾，濾液甲中含有NaAlO₂、NaOH、Na₂SiO₃，甲中加入過量稀鹽酸，NaAlO₂、NaOH、Na₂SiO₃和稀鹽酸反應后生成NaCl、AlCl₃、H₂SiO₃，過濾后的溶液中含有NaCl、AlCl₃、HCl，濾液乙中加入過量氨水，生成Al（OH）₃沉淀和NH₄Cl，過濾將氫氧化鋁灼燒得到Al₂O₃；
①鋁土礦中加入過量NaOH溶液，其中Al₂O₃和SiO₂與NaOH反應，生成可溶的NaAlO₂和Na₂SiO₃存在濾液甲中，還有未反應的NaOH，故答案為：NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃；
②濾液乙中加入過量氨水的離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
③工業上采取電解熔融Al₂O₃的方法獲得金屬鋁，化學方程式為2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 4Al+3O₂↑，
故答案為：電解法；2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 4Al+3O₂↑．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，涉及物質制備、物質分離和提純、金屬冶煉、物質檢驗等知識點，明確元素化合物性質、物質分離提純方法等知識點是解本題關鍵，注意：工業上用電解熔融氧化鋁的方法冶煉Al，不能用電解氯化鋁的方法冶煉Al，因為熔融狀態下氯化鋁不導電．