Question

無水氯化鋁是有機化工常用催化劑，其外觀為白色固體，178℃時升華，極易潮解，遇水后會發熱并產生白霧。實驗室用如下裝置制備少量無水氯化鋁，其反應原理為：2Al + 6HCl(g) → 2AlCl₃ + 3H₂。
完成下列填空：

（1）寫出B處燒瓶中發生反應的化學方程式：_______________________________________。
（2）C中盛有的試劑為__________。進行實驗時應先點燃_____（選填“B”或“D”）處酒精燈。
（3） 用粗短導管連接D、E的目的是_________（選填序號）。
a. 防堵塞     b. 防倒吸         c. 平衡氣壓       d. 冷凝回流
E瓶的作用是_______________________________________________________。
（4）F中盛有堿石灰，其目的是_________（選填序號）。
a. 吸收HCl       b. 吸收Cl₂      c. 吸收CO₂       d. 吸收H₂O
（5）①將D中固體改為市售氯化鋁（AlCl₃·6H₂O）也能進行無水氯化鋁的制備，此時通入HCl氣體的目的是_____________________________________________。
②若實驗條件控制不當，最終得到的物質是堿式氯化鋁[化學式為Al₂(OH)_nCl_(6-n)]，且質量是原市售氯化鋁的40%，則可推算n的值為_______。
（6）有人建議將上述裝置A、B中的試劑改為濃鹽酸和二氧化錳，其余裝置和試劑均不變，也能制備無水AlCl₃。事實證明這樣做比較危險，請簡述理由 _________________________。

Answer 1

（本題共12分）（1） NaCl + H₂SO₄(濃) NaHSO₄ + HCl↑（1分，寫強熱亦可，產物為Na₂SO₄）；  （2）濃硫酸（1分），B（1分）；
（3）a（1分）；使AlCl₃冷凝、收集AlCl₃（1分）；
（4）ad（2分）；
（5）①抑制AlCl₃水解（1分）；②4（2分）；
（6）制得的Cl₂中混有HCl，與Al反應生成H₂，H₂與Cl₂混合加熱時會發生爆炸（共2分，回答含有HCl得1分，氫氯混合爆炸1分）

解析試題分析：（1）根據氯化鋁的制備原理可知，B裝置是制備氯化氫的，所以該處反應的化學方程式為NaCl + H₂SO₄(濃) NaHSO₄ + HCl↑。
（2）由于氯化鋁極易潮解，遇水后會發熱并產生白霧，而生成的氯化氫中一定含有水蒸氣，所以C裝置的作用是干燥氯化氫，因此C中盛放的試劑是濃硫酸。
（3）由于氯化鋁178℃時升華，熔點低，其蒸汽易凝結為固體，所以用粗短導管連接D、E的目的是防止凝結生成的氯化鋁固體堵塞導管，答案選a；同理可知E瓶的作用是使AlCl₃冷凝、收集AlCl₃。
（4）反應中氯化氫是過量的，氯化氫是酸性氣體，因此堿石灰的作用是吸收氯化氫。又因為AlCl₃極易潮解，遇水后會發熱并產生白霧，而空氣中含有水蒸氣，所以堿石灰的另一個作用是吸收空氣中的水蒸氣，答案選ad。
（5）①氯化鋁是強酸弱堿鹽，Al^3＋水解生成氫氧化鋁和氯化氫，且水解是吸熱的，加熱促進水解得不到氯化鋁，所以通入氯化氫的目的是抑制AlCl₃水解。
②最終得到的物質是堿式氯化鋁[化學式為Al₂(OH)_nCl_(6-n)]，且質量是原市售氯化鋁的40%，則根據鋁原子守恒可知2×241.5×40%＝267－18.5n，解得n＝4。
（6）由于濃鹽酸易揮發，所以制得的Cl₂中混有HCl，而氯化氫與Al反應生成H₂，H₂與Cl₂混合加熱時會發生爆炸，因此該方法比較危險。
考點：考查氯化氫、氯化鋁制備；氣體的除雜、尾氣處理；實驗方案設計與評價等