Question

3．无水AlCl₃可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等．工业上由铝土矿（主要成分是A1₂O₃和Fe₂O₃）和石油焦（主要成分是C）按如图所示流程进行一系列反应来制备无水AlCl₃．

（1）氯化铝在加热条件下易升华，气态氯化铝的化学式为Al₂Cl₆，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则AlCl₃是：分子晶体，其结构式为：．
（2）氯化炉中Al₂O₃、Cl₂和C反应的化学方程式是A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO．
（3）冷却器排出的尾气中含有大量CO和少量Cl₂，需用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，此反应的离子方程式为：SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺．
（4）升华器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入少量Al，其作用是：除去FeCl₃．
（5）AlCl₃产品中Fe元素含量直接影响其品质，为测定产品中Fe元素的含量，现称取16.25g无水AlCl₃产品，溶于过量的NaOH溶液，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重残留固体质量为0.32g．则产品中Fe元素的含量为：1.38%．

Answer 1

分析 （1）氯化铝在加热条件下易升华，说明氯化铝的熔沸点较低，据此判断晶体类型，铝原子最外层有3个电子，氯原子最外层有7个电子，Al₂Cl₆中每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则铝原子周围应该有三个共价键和一个配位键，该电子对由氯原子提供，据此写结构式；
（2）根据工艺流程可知升华器中含有AlCl₃等，所以Al₂O₃、C1₂和C反应会生成A1C1₃，由冷凝器尾气可知还会生成CO，根据元素守恒书写化学方程式；
（3）Cl₂有强氧化性，将SO₃^2-氧化为SO₄^2-，自身被还原为2C1^-；
（4）升华器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，FeCl₃熔点、沸点较低，升华制备无水AlCl₃，应除去FeCl₃；
（5）制备无水AlCl₃含有杂质FeCl₃，残留固体质量为0.32g为Fe₂O₃，根据铁原子守恒计算Fe元素的质量，进而计算出产品中Fe元素的含量；

解答 解：（1）氯化铝在加热条件下易升华，说明氯化铝的熔沸点较低，所以氯化铝是分子晶体，铝原子最外层有3个电子，氯原子最外层有7个电子，Al₂Cl₆中每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则铝原子周围应该有三个共价键和一个配位键，该电子对由氯原子提供，所以Al₂Cl₆的结构式为，
故答案为：分子；；
（2）根据工艺流程可知氯化炉的产物，经冷却、升华可制备无水AlCl₃，说明氯化炉的产物中含有A1C1₃，冷凝器尾气含有CO，所以Al₂O₃、C1₂和C反应，生成A1C1₃和CO，反应方程式为A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO，
故答案为：A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO；
（3）Cl₂有强氧化性，将SO₃^2-氧化为SO₄^2-，自身被还原为2C1^-．反应离子方程式为SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺，
故答案为：SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；
（4）升华器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，FeCl₃熔点、沸点较低，升华制备无水AlCl₃，应除FeCl₃去．所以加入少量Al的作用是除去FeCl₃，
故答案为：除去FeCl₃；
（5）根据铁原子守恒，令含有杂质FeCl₃质量为m，则
   Fe₂O₃～～～～～2Fe
  160             112
  0.32g             m
$\frac{160}{0.32g}$=$\frac{112}{m}$，
解得，m=0.224g，
所以产品中Fe元素的含量为$\frac{0.224g}{16.25g}$×100%=1.38%，
故答案为：1.38%．

点评 本题考查化学方程式离子方程式的书写、物质的分离和提纯、纯度等，题目难度适中，注意（5）中利用元素守恒进行计算．