Question

【題目】無水是一種重要的化工原料。某課外探究小組嘗試制取無水，查閱資料獲得下列信息：無水在升華，極易潮解，遇到水蒸氣會產生白色煙霧。

探究一無水的實驗室制備

利用如圖裝置，用干燥、純凈的氯氣在加熱條件下與鋁粉已除去氧化膜反應制取無水AlCl3。供選擇的藥品：①鋁粉②濃硫酸③稀鹽酸④飽和食鹽水⑤二氧化錳粉末⑥無水氯化鈣⑦稀硫酸⑧濃鹽酸⑨氫氧化鈉溶液

(1)寫出裝置A燒瓶中發生的反應方程式 ______ 。

(2)實驗開始前，先檢查裝置氣密性，然后裝入藥品，接下來的步驟依次是 ______ 填序號 。

加熱D中硬質玻璃管

往A燒瓶中加入液體

點燃A中的酒精燈

(3)上述供選藥品中本實驗無需用到的是 ______ 填數字序號。

(4)寫出無水與水蒸氣反應的化學方程式 ______ 。

探究二無水的含量測定及結果分析

取D中反應后所得固體，與足量氫氧化鈉溶液反應，測定生成氣體的體積體積均換算成標準狀況，重復測定三次，數據如下：

	第一次實驗	第二次實驗	第三次實驗
D中固體用量
氫氣的體積

(5)根據表中數據，計算所得固體中無水的質量分數 ______ 。

(6)有同學認為測得的無水的質量分數偏低，你認為可能的原因有 ______ 。

探究三離子濃度對氯氣制備的影響

二氧化錳粉末和濃鹽酸的反應隨著鹽酸的濃度降低，反應停止不再產生氯氣。探究小組對鹽酸濃度降低影響氯氣生成的原因進行如下探究：

(7)提出假設假設1：濃度降低影響氯氣的生成

假設2： ______ 。

(8)設計方案進行實驗。限選試劑：濃、NaCl固體、固體、稀鹽酸。

步驟	實驗操作	預測現象和結論
	往不再產生氯氣的裝置中，加入 ______ ，繼續加熱	若有黃綠色氣體生成，則假設1成立
	______	若有黃綠色氣體生成，則假設2成立

Answer 1

【答案】 ③⑦ 部分鋁被氧氣氧化生成氧化鋁 濃度降低影響氯氣的生成 固體 往不再產生氯氣的裝置中，加入濃硫酸并繼續加熱

【解析】

本題分三部分，制備氯化鋁、氯化鋁的純度分析、探究實驗室制氯氣的反應原理，其中氯化鋁制備是利用二氧化錳和濃鹽酸混合加熱制得氯氣與鋁粉共熱制備氯化鋁，實驗過程中要關注氯氣的凈化、保持無氧環境(防止生成氧化鋁)、干燥環境(防氯化鋁水解)，并進行尾氣處理減少對環境的污染；氯化鋁樣品中可能混有鋁，利用鋁與氫氧化鈉溶液反應生成的氫氣測定鋁的含量，再計算出氯化鋁的純度；探究實驗室制備氯氣的原理可從來兩個方面(1)氯離子濃度對實驗的影響，(2)H+對實驗的影響；

（1）實驗室是利用二氧化錳與濃鹽酸混合加熱制氯氣，可據此寫出反應化學方程式；

（2）實驗前裝置里充滿空氣，空氣中有氧氣，必須先利用生成的氯氣除去，否則制得的氯化鋁中會混有氧化鋁，根據此思路確定操作順序；

（3）實驗操作過程中制氯氣需要濃鹽酸和二氧化錳，除氯氣中混合的氯化氫需要飽和食鹽水，干燥氯氣需要濃硫酸，鋁粉與氯氣反應制氯化鋁，用氯化鈣作干燥劑防水汽進入硬質管內，用氫氧化鈉溶液吸收含有氯氣的尾氣，由此可分析不需要的化學藥品；

（4）無水與水蒸氣發生的是水解反應；

（5）根據三次實驗生成的氫氣求平均值，再根據生成的氫氣求出參加反應的鋁，即可計算出氯化鋁的質量分數；

（6）氯化鋁的含量偏低，除部分不參加反應的鋁外，還可能有部分鋁被氧氣氧化；

（7）二氧化錳與濃鹽酸反應的離子方程式為：，可見影響反應進行的應該是氯離子或氫離子的濃度；

（8）選擇試劑時要注意，考慮氯離子時不要影響的濃度，同理考慮氫離子時不能影響氯離子濃度，故探究氯離子濃度的影響，只要通過氯化鈉補充氯離子就可以了，探究濃度的影響只要探究添加濃硫酸補充就可以了。

（1）實驗室用二氧化錳與濃鹽酸反應制氯氣的反應方程式為：，

故答案為：；

（2）實驗前裝置里充滿空氣，空氣中有氧氣，必須先利用生成的氯氣除去，否則制得的氯化鋁中會混有氧化鋁；故實驗開始前，先檢查裝置氣密性，然后裝入藥品，接下來先添加濃鹽酸再加熱A中酒精燈，待硬質玻璃管中充滿黃綠色氣體后再加熱D裝置，正確操作順序為bca，

故答案為：bca；

（3）實驗操作過程中制氯氣需要濃鹽酸和二氧化錳，除氯氣中混合的氯化氫需要飽和食鹽水，干燥氯氣需要濃硫酸，鋁粉與氯氣反應制氯化鋁，用氯化鈣作干燥劑防水汽進入硬質管內，用氫氧化鈉溶液吸收含有氯氣的尾氣，則不需要的藥品是稀鹽酸、稀硫酸即③⑦，

故答案為：③⑦；

（4）無水氯化鋁遇水蒸汽會產生白色煙霧，AlCl3與水蒸氣反應的方程式為，

故答案為：；

（5）三次實驗收集到的氫氣平均值為，氫氣的物質的量為，根據，可知鋁的物質的量為，質量為，氯化鋁的質量分數為，

故答案：；

（6）測得的無水AlCl3的質量分數偏低的原因可能是：部分鋁粉被氧氣氧化，混合有氧化鋁，導致氯化鋁含量偏低，

故答案為：部分鋁被氧氣氧化生成氧化鋁；

（7）根據實驗室利用濃鹽酸和二氧化錳混合加熱反應原理可知，參加離子反應的離子為氯離子和氫離子，另一種假設為濃度影響氯氣的生成，

故答案為：濃度影響氯氣的生成；

（8）可通過向反應裝置中添加NaCl固體的方法增加溶液里的氯離子濃度，添加濃硫酸的方法增加溶液里的濃度，

故答案為：NaCl固體；往不再產生氯氣的裝置中，加入濃硫酸并繼續加熱。