题目内容
【题目】无水AlCl3可用作有机合成的催化剂,食品膨松剂等。已知AlCl3、FeCl3分别在183℃、315℃时升华,无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾。
I.工业上由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和石油焦(主要成分是碳单质)制备无水AlCl3的流程如下:
(1)焙烧炉中发生反应:①Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s) +3CO(g);
②3CO(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g)
则反应②的平衡常数的表达式为K=_____。
(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和C在高温下发生反应的化学方程式为_____;炉气中含有大量CO和少量Cl2,可用Na2SO3溶液除去Cl2,其离子方程式为____。
(3)精制无水AlCl3的合格品中,AlCl3的质量分数不得低于96%。现称取16.25g精制后的无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,其残留固体质量为0.16g。该样品中AlCl3的质量分数为_____。
II.实验室可用下列装置制备无水AlCl3。装置B、C中应盛放的试剂名称分别为_____、_____,F中所盛放试剂的作用是_____。
【答案】K= Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO SO32-+Cl2+2OH-=SO42-+2Cl-+H2O 98% 饱和食盐水 浓硫酸 防止水蒸气进入E装置
【解析】
I.(1)根据反应②的方程式3CO(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g),由于Fe2O3、Fe的状态都是固体,平衡常数的表达式为K=c3(CO2)/c3(CO),故答案为:K=;
(2)观察流程中氯化炉装置的物质进入和出去(看箭头指示),可以推出反应物是Fe、Al2O3、Cl2和C,生成物是AlCl3、FeCl3和CO,由此可得Al2O3、Cl2和C在高温下发生反应的产物是AlCl3和CO,反应的化学方程式为Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO;Na2SO3溶液除去Cl2的原理是SO32-的还原性强将Cl2还原成Cl-,自身被氧化成SO42-,因SO32-水解溶液呈碱性,离子方程式为SO32-+Cl2+2OH-=SO42-+2Cl-+H2O;
(3)AlCl3样品溶于过量的NaOH溶液后,Al元素全部转化为AlO2-进入溶液,因此过滤后的残留固体质量0.16g是样品中的杂质,AlCl3的质量分数=(16.25g-0.16g)÷16.25g=98%,故答案为:98%;
II.制备无水AlCl3,结合无水AlCl3遇潮湿空气会产生大量白雾的信息,应先制得纯净而干燥的氯气与Al反应,还要防止外界空气中的水蒸气进入装置而使AlCl3水解,由此可得装置B的作用是除去Cl2中混有的HCl,盛放饱和食盐水,装置C的作用是除去Cl2中混有的H2O,盛放浓硫酸,F中所盛放试剂的作用是防止水蒸气进入E装置而使AlCl3水解;故答案为:饱和食盐水;浓硫酸;防止水蒸气进入E装置。
【题目】Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定,在酸性环境下易分解生成S和SO2。某小组设计了如下实验装置制备Na2S2O3(夹持及加热仪器略),总反应为2Na2S+Na2CO3+4SO2 3Na2S2O3+CO2。回答下列问题:
(1)装置A的作用是制备______________,反应的化学方程式为______________。
(2)完成下表实验过程:
操作步骤 | 装置C的实验现象 | 解释原因 |
检查装置气密性后,添加药品 | pH计读数约为13 | 用离子方程式表示(以S2-为例): ① |
打开K2,关闭K3,调节K1使硫酸缓慢匀速滴下 | ⅰ.导管口有气泡冒出, ② ⅱ.pH计读数逐渐 ③ | 反应分步进行: Na2CO3+SO2 Na2SO3+CO2 2Na2S+3SO2 2Na2SO3+3S↓ Na2SO3+S Na2S2O3(较慢) |
当pH计读数接近7时,立即停止通SO2,操作是 ④ | 必须立即停止通SO2的原因是: ⑤ |
(3)Na2S2O3有还原性,可作脱氯剂。向Na2S2O3溶液中通入少量Cl2,某同学预测S2O32-转变为SO42-,设计实验验证该预测:取少量反应后的溶液于试管中,______________。