题目内容

17．无水氯化铝在生产、生活中应用广泛．
（1）氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+．
（2）工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：

已知：
物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2
沸点/℃57.6180（升华）300（升华）1023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率（只要求写出一种）．
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是Fe或铁．
③已知：
Al2O3（s）+3C（s）=2Al（s）+3CO（g）△H1=+1344.1kJ•mol-1
2AlCl3（g）=2Al（s）+3Cl2（g）△H2=+1169.2kJ•mol-1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为Al2O3（s）+3C（s）+3Cl2（g）=2AlCl3（g））+3CO（g）△H=+174.9KJ/mol．
④步骤Ⅲ的经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为NaCl、NaClO、Na2CO3 ．
⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是除去FeCl3，提高AlCl3纯度．

分析 （1）胶体具有吸附性，氯化铝能净水是因为：氯化铝为强酸弱碱盐，铝离子能水解生成氢氧化铝胶体，据此书写水解方程式；
（2）用铝土矿制取无水氯化铝工艺流程：铝土矿粉和焦炭在300℃焙烧，固体水分挥发、气孔数目增多，固体混合物和氯气、氧气在950℃加热，Al2O3、Fe2O3和SiO2先被焦炭还原为Al、Fe、Si，该过程生成CO，后Al、Fe、Si分别和Cl2反应生成对应的氯化物，即SiCl4、AlCl3、FeCl3，CO和O2反应生成CO2，后冷却到100℃，尾气为CO2、多余的Cl2，O2，SiCl4，以及AlCl3和FeCl3变成固体，得到氯化铝的粗品，加入氯化钠熔融，铝的金属活动性强于铁，加铝粉，可以将氯化铝的粗品中的氯化铁中的铁置换出来，生成铁和氯化铝，在300℃，废渣为Fe，得到成品氯化铝，
①步骤1中焙烧固体：水分挥发其作用是防止后续步骤生成的水解，气孔数目增多其作用是增大反应物的接触面积，加快反应速率；
②根据物质中含有的元素组成可知：若步骤Ⅱ中不通入氯气和氧气，则焦炭还原氧化铁反应生成相对原子质量比硅大的单质是铁；
③根据盖斯定律结合已知方程式构建目标方程式求解；
④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，Cl2和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O，CO2和NaOH溶液反应生成Na2CO3和H2O；
⑤在氯化铝的粗品中加入NaCl后熔融能降低FeCl3的熔点，由于铝的活动性比铁强，在步骤V中加入铝粉，就可以将铁置换出来，达到除去杂质，提高AlCl3纯度的目的．

解答 解：（1）氯化铝是强酸弱碱盐，在溶液中铝离子发生水解反应产生氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，所以能净水，其反应的离子方程式为：Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，
故答案为：Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+；
（2）①步骤1中铝土矿粉和焦炭在300℃焙烧，因后续步骤反应生成氯化铝等强酸弱碱盐易水解，固体水分在焙烧的过程中挥发，防止后续步骤生成的盐水解、气孔数目增多增大反应物的接触面积，加快反应速率，
故答案为：防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率；
②根据物质中含有的元素组成可知：若步骤Ⅱ中不通入氯气和氧气，Fe2O3与焦炭发生氧化还原反应，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是铁，
故答案为：Fe或铁；
③Ⅰ、Al2O3（s）+3C（s）=2Al（s）+3CO（g）△H1=+1344.1kJ•mol-1
Ⅱ、2AlCl3（g）=2Al（s）+3Cl2（g）△H2=+1169.2kJ•mol-1
根据盖斯定律，将Ⅰ-Ⅱ可得：Al2O3（s）+3C（s）+3Cl2（g）=2AlCl3（g））+3CO（g）△H=（+1344.1kJ•mol-1）-（+1169.2kJ•mol-1）=+174.9KJ/mol，
故答案为：Al2O3（s）+3C（s）+3Cl2（g）=2AlCl3（g））+3CO（g）△H=+174.9KJ/mol；
④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，Cl2和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O，CO2和NaOH溶液反应生成Na2CO3和H2O，所以生成的盐的化学式为NaCl、NaClO和Na2CO3，
故答案为：NaCl、NaClO、Na2CO3；
⑤步骤Ⅲ得到氯化铝的粗品，加入氯化钠熔融能降低FeCl3的熔点，铝的金属活动性强于铁，加铝粉，可以将氯化铝的粗品中的氯化铁中的铁置换出来，生成铁和氯化铝，因AlCl3在180℃升华，在300℃，废渣为Fe，冷却得到成品氯化铝，
故答案为：除去FeCl3，提高AlCl3纯度．

点评 本题考查工业上用铝土矿盐制取无水氯化铝工艺，涉及硅、铁、铝及其化合物的性质，注意盐的水解、生产流程反应条件的控制、热化方程式的书写、物质反应条件与产物的确定等，题目难度中等．

练习册系列答案
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已知

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