Question

氯化鋁融鹽電解法是以氯化鋁為原料，以堿金屬或堿土金屬氯化物（含少量MgCl₂、KCl、CaCl₂）為電解質進行電解制取鋁的方法．
（1）氯化鋁融鹽電解法需要先制純氧化鋁．以鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含有少量Fe₂O₃、SiO₂等雜質）為原料通過以下途徑提純氧化鋁：

①依次寫出X、Y的成分

 

，

 

．
②如圖所示在實驗室中進行過濾，操作中的兩處錯誤分別是

 

；

 

．
（2）制備無水氯化鋁的反應為：2Al₂O₃+6Cl₂

△

4AlCl₃+3O₂
③為促進該反應的進行，實際生產中需加入焦炭，其原理是

 

．
④加入焦炭后的化學反應可表示為Al₂O₃+C+Cl₂

△

AlCl₃+X↑，為確定氣體X是否是混合氣體，某同學將X依次通過灼熱的氧化銅和澄清的石灰水，再根據現象判斷．該操作是否正確？（填正確、不正確或無法判斷）

 

，請說明理由

 

．
（3）現在工業上通常用電解熔融氧化鋁方式制取鋁，理論上生產1噸鋁消耗的氧化鋁的質量

 

（填“大于”、“小于”、“等于”）氯化鋁質量．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,金屬冶煉的一般原理,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：（1）①濾液乙能與氨水反應生成氫氧化鋁沉淀，說明濾液乙中含有鋁離子，所以Y應該是鹽酸，則濾液甲中含有AlO₂^-、SiO₃^2-，因此X為NaOH；氧化鐵和氫氧化鈉不反應，過量得到氧化鐵；硅酸鈉和鹽酸反應生成硅酸沉淀，過量得到氯化鋁和鹽酸的混合液，加入氨氣即生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁沉淀加熱分解生成氧化鋁和水；
②圖示為過濾操作，根據正確的過濾操作方法對圖示操作進行判斷；
（2）③該反應為可逆反應，根據影響化學平衡的因素判斷加入焦炭的目的；
④氧化銅能夠將CO氧化成二氧化碳，無法判斷原產物中是否含有二氧化碳；
（3）根據電子守恒判斷獲得相同質量的鋁需要氧化鋁和氯化鋁的質量大小．

解答： 解：（1）①濾液乙能與氨水反應生成氫氧化鋁沉淀，則濾液乙中含有鋁離子，所以Y應該是鹽酸，則濾液甲中含有AlO₂^-、SiO₃^2-，因此X為NaOH；氧化鐵和氫氧化鈉不反應，過量得到氧化鐵；硅酸鈉和鹽酸反應生成硅酸沉淀，過量得到氯化鋁和鹽酸的混合液，加入氨氣即生成氫氧化鋁沉淀，
故答案為：NaOH溶液；稀鹽酸；
②根據裝置圖可知，該裝置是過濾裝置，過濾過程中，必須使用玻璃棒引流、濾紙邊緣必須高于漏斗邊緣，所以裝置中的主要的錯誤為：沒有使用玻璃棒引流、濾紙邊緣高于漏斗邊緣，
故答案為：沒有使用玻璃棒引流；濾紙邊緣高于漏斗邊緣；
（2）③在加熱的條件下，碳與O₂反應，生成CO或CO₂，降低了氧氣的濃度，有利于反應正向進行，
故答案為：碳與O₂反應，有利于反應正向進行；
④由于在加熱的條件下，CO能和氧化銅反應生成CO₂，所以將生成氣體先通過灼熱的CuO粉末，若反應產物有CO會被氧化成生成CO₂，無法確定原產物中是否有CO₂，所以該操作不正確，
故答案為：不正確；將生成氣體先通過灼熱的CuO粉末，若有CO就會生成CO₂，這樣就無法確定原來是否有CO₂；
（3）根據原子守恒可知，1mol氧化鋁可以生成2mol氯化鋁，1mol氧化鋁的質量是102g，2mol氯化鋁的質量是：2mol×133.5g/mol=267g，所以獲得相同量的鋁單質，氧化鋁的質量小于氯化鋁的質量，
故答案為：小于．

點評：本題考查了混合物分離、提純及操作方法的綜合應用，題目難度中等，正確理解實驗目的及反應原理為解答關鍵，注意掌握化學實驗基本操作方法，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．