Question

7．无水AlCl₃是一种重要的有机合成催化剂，该物质在183℃时升华，遇潮湿空气即产生大量白雾．某化学兴趣小组拟利用中学常见仪器设计实验制备无水AlCl₃，实验装置如图所示．请回答下列问题：

（1）制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是acbd（填序号）
a．加入MnO₂粉末 b．点燃A处酒精灯 c．加入浓盐酸 d．点燃D处酒精灯
（2）B、C、F、G四个洗气瓶中，加入相同试剂的是CF瓶
（3）写出A烧瓶中发生反应的离子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O
（4）E中得到少量白色粉末，打开软木塞后可明显观察到锥形瓶中有白雾产生，用化学方程式表示其原因AlCl₃+3H₂O=Al（OH）₃+3HCl
（5）制备过程中，反应一段时间后，A中不再产生气泡．为验证浓盐酸变稀后不能与MnO₂反应，残余液中一定有稀盐酸剩余．可在反应结束后，取少量残余液，向其中加入下列物质或试剂，能达到实验目的是bd（填序号）
a．NaOH固体  b．NaHCO₃固体 c．AgNO₃溶液  d．铁粉  e．酚酞试剂
（6）常温下，取制得的AlCl₃固体溶于水，配成浓度为1.3mol/L的溶液．
①向其中通入NH₃，当溶液的pH=3时，溶液中开始产生沉淀，然后停止通NH₃．将得到的混合溶液蒸干、灼烧后得到的固体物质成分是Al₂O₃（填化学式）（已知K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33）
②用惰性电极电解足量的AlCl₃溶液，请写出电解的化学方程式：2AlCl₃+6H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al（OH）₃↓+3Cl₂↑+3H₂↑．

Answer 1

分析 根据实验装置图可知，该实验中用浓盐酸与二氧化锰反应生成氯气，氯气中有氯化氢、水等杂质，先用饱和食盐水除氯化氢，再用浓硫酸干燥，氯气与铝反应制得氯化铝，反应的尾气中有氯气用氢氧化钠吸收，为防止氯化铝与氢氧化钠溶液中的水蒸汽反应，所以在收集装置和尾气吸收装置之间加一干燥装置，可以用浓硫酸干燥，
（1）实验开始时先要将装置中的空气排尽，防止空气中的水蒸汽与生成的氯化铝反应；
（2）根据上面的分析，C和F装置中干燥都用浓硫酸；
（3）A中发生浓盐酸和二氧化锰的反应，生成氯化锰、氯气和水；
（4）E装置中收集到的氯化铝，氯化铝易水解生成氢氧化铝和氯化氢，氯化氢在空气中会形成白雾；
（5）稀盐酸与碳酸氢钠能产生气体二氧化碳，与铁粉产生氢气；
（6）①c（Al³⁺）=1.3mol/L，根据K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）•c³（OH^-），计算出溶液中氢氧根离子的浓度，进而确定溶液的pH值，AlCl₃溶液蒸干产生氢氧化铝，灼烧后氢氧化铝分解生成氧化铝；
②用惰性电极电解足量的AlCl₃溶液时，阳极氯离子放电生成氯气，阴极氢离子放电生成氢气，溶液中会产生氢氧化铝沉淀，据此书写电解方程式．

解答 解：根据实验装置图可知，该实验中用浓盐酸与二氧化锰反应生成氯气，氯气中有氯化氢、水等杂质，先用饱和食盐水除氯化氢，再用浓硫酸干燥，氯气与铝反应制得氯化铝，反应的尾气中有氯气用氢氧化钠吸收，为防止氯化铝与氢氧化钠溶液中的水蒸汽反应，所以在收集装置和尾气吸收装置之间加一干燥装置，可以用浓硫酸干燥，
（1）实验开始时先要将装置中的空气排尽，防止空气中的水蒸汽与生成的氯化铝反应，所以操作依次是acbd，
故答案为：acbd；
（2）根据上面的分析，C和F装置中干燥都用浓硫酸，
故答案为：CF；
（3）A中发生浓盐酸和二氧化锰的反应，生成氯化锰、氯气和水，反应方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（4）E中收集到的氯化铝粉末，打开软木塞后，氯化铝与空气中的水蒸汽发生水解反应，所以可以看到锥形瓶中有白雾产生，反应方程式为AlCl₃+3H₂O=Al（OH）₃+3HCl，
故答案为：AlCl₃+3H₂O=Al（OH）₃+3HCl；
（5）稀盐酸与碳酸氢钠能产生气体二氧化碳，与铁粉产生氢气，所以用NaHCO₃固体或铁粉可以证明溶液中有稀盐酸，NaOH固体与盐酸无明显现象，硝酸银与氯化锰也能产生白色沉淀，酚酞遇酸显无色，无法判断，
故选bd；
（6）①c（Al³⁺）=1.3mol/L，根据K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）•c³（OH^-），所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1.3×1{0}^{-33}}{1.3}}$mol/L=1×10^-11 mol/L，故溶液的pH值为3，AlCl₃溶液蒸干产生氢氧化铝，灼烧后氢氧化铝分解生成氧化铝，所以最后得到的固体物质成分Al₂O₃；
故答案为：3；Al₂O₃；
②用惰性电极电解足量的AlCl₃溶液时，阳极氯离子放电生成氯气，阴极氢离子放电生成氢气，溶液中会产生氢氧化铝沉淀，电解方程式为2AlCl₃+6H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al（OH）₃↓+3Cl₂↑+3H₂↑，
故答案为：2AlCl₃+6H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al（OH）₃↓+3Cl₂↑+3H₂↑．

点评 本题考查物质的制备实验，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的原理和注意事项，难度中等．