Question

【題目】無水AlCl3可用作有機合成的催化劑、食品膨松劑等。工業上可由鋁土礦(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制備,流程如下:

已知:AlCl3、FeCl3分別在183 ℃、315 ℃時升華

（1）鋁原子的結構示意圖為________,實驗室配制氯化鋁溶液時加入鹽酸的目的是________________________。

（2）氯化爐中Al2O3、Cl2和焦炭在高溫下發生反應的化學方程式為______________________爐氣中殘余有少量Cl2,請畫出吸收Cl2的尾氣裝置圖_____。

（3）700 ℃時,升華器中物質經充分反應后需降溫實現FeCl3和AlCl3的分離。請選擇合適的溫度范圍________________。

a.低于183 ℃ b.介于183 ℃和315 ℃之間 c.高于315 ℃

（4）樣品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通過下列操作測得(部分物質略去)。

m克樣品NaAlO2溶液Al(OH)3n克Al2O3

NaAlO2溶液與過量二氧化碳反應的離子方程式為：______________________。計算該樣品中Al的質量分數________(結果用m、n表示,不必化簡)。

Answer 1

【答案】防止Al3+水解Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3bAlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-27n/51m

【解析】

鋁土和焦炭礦焙燒爐中加熱, Fe2O3被還原得到Fe,所以反應后得到Al2O3和Fe,加入Cl2、焦炭在氯化爐中反應，Fe、Al2O3、Cl2和C反應會生成AlCl3、FeCl3、CO，排出廢氣CO和Cl2，加入Al粉除去FeCl3、Fe，最后得到 AlCl3,冷凝得到AlCl3固體；據以上分析解答。

鋁土和焦炭礦焙燒爐中加熱, Fe2O3被還原得到Fe,所以反應后得到 Al2O3和Fe,加入Cl2、焦炭在氯化爐中反應，Fe、Al2O3、Cl2和C反應會生成AlCl3、FeCl3、CO，排出廢氣CO和Cl2，加入Al粉除去FeCl3、Fe,最后得到 AlCl3,冷凝得到AlCl3固體；

（1）鋁原子核電荷數為13，,原子結構示意圖為；氯化鋁溶液水解顯酸性，配制氯化鋁溶液時加入鹽酸來抑制鋁離子的水解；綜上所述，本題答案是：；防止Al3+水解。

（2）根據以上分析可知，氯化爐中Al2O3、Cl2和焦炭在高溫下發生反應，生成AlCl3、CO，化學方程式為：Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3；Cl2有毒，污染空氣，可用氫氧化鈉溶液來吸收；吸收Cl2的尾氣裝置圖為：；綜上所述，本題答案是：Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3；。

（3）已知:AlCl3、FeCl3分別在183 ℃、315 ℃時升華；所以降溫實現FeCl3和AlCl3的分離，合適的溫度范圍為介于183 ℃和315 ℃之間；綜上所述，本題答案是：b。

（4）NaAlO2溶液與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。根據流程可知，ngAl2O3的物質的量為n/102mol，根據鋁元素守恒：2n(AlCl3)=n(Al2O3)，n(Al)=n(AlCl3)=2×n/102mol=n/51mol，鋁元素質量為n/51×27g=27n/51 g；所以樣品中Al的質量分數(27n/51)/m×100%=27n/51m；綜上所述，本題答案是: AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；27n/51m。