Question

18．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：96%．

Answer 1

分析 流程分析可知鋁土礦（主要成分是A1₂O₃和Fe₂O₃）和石油焦在焙燒爐中高溫加熱反應，得到混合物在氯化爐中高溫反應生成氯化鋁和一氧化碳，冷卻后得到氯化鋁固體，升華器中加入鋁還原氯化鐵，加入氯化鈉在升華器中使氯化鋁易升華，冷卻得到固體氯化鋁，
（1）根據工藝流程最后升華制備無水AlCl₃，說明AlCl₃沸點很低，應為分子晶體；
（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；
（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）根據工藝流程最后升華制備無水AlCl₃，說明AlCl₃沸點很低，應為分子晶體，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目的是除去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 本題考查了考生對自己存儲的知識，進行分解、遷移轉換、重組，使問題得到解決的應用能力，體現出化學是真實的．能夠通過對生產、生活和科學實驗中化學現象以及相關數據和圖形等的觀察，獲取有關的感性知識和印象，并運用分析、比較、歸納等方法對所獲取的信息進行初步加工和應用的能力．