Question

8．无水AlCl₃易升华，可用作有机合成的催化剂等，工业上由铝土矿（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃，还含有少量的SiO₂  ）和石油焦（主要成分是C）为原料制备无水AlCl₃：2Al₂O₃+6Cl₂═4AlCl₃+3O₂
回答以下问题：
（1）加入焦炭后的化学反应可表示为Al₂O₃+C+Cl₂ $\stackrel{加热}{→}$AlCl₃+X↑，设计实验确定气体X的成分：气体X可能为CO、CO₂或两者的混合物，将生成气体依次通过澄清石灰水、灼热的CuO粉末，如溶液变浑浊，则X中存在CO₂，如黑色CuO粉末变成红色粉末，则X中存在CO．
（2）在提纯AlCl₃粗产品时，需加入少量铝粉，可使熔点较低的FeCl₃转化为熔点较高的FeCl₂，从而避免在AlCl₃中混入铁的氯化物．该反应的化学方程式为Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂．
（3）为测定制得的无水AlCl₃产品（含FeCl₃杂质）的纯度，称取16.25g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，残留固体质量为0.32g．
①过程涉及的离子方程式Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
②AlCl₃产品的纯度为96%．

Answer 1

分析 （1）根据反应方程式可知，气体X可能为一氧化碳、二氧化碳或者二者混合物，可以利用澄清石灰水检验二氧化碳，利用灼热的氧化铜检验一氧化碳，据此涉及实验方案；
（2）根据题中信息可知，反应物为Al和FeCl₃，反应产物为氯化铝和FeCl₂，据此写出反应的化学方程式；
（3）①根据铝离子、铁离子与过量的氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子、氢氧化铁沉淀写出反应的离子方程式；
②残留固体质量为0.32g为氧化铁，可以计算出铁离子的物质的量及氯化铁的质量，最后根据总质量计算出氯化铝的纯度．

解答 解：（1）从Al₂O₃+C+Cl₂$\stackrel{△}{→}$AlCl₃+X↑可以看出X为CO、CO₂或两者的混合物，确定气体X的成分，就是检验CO、CO₂的存在，检验方法为：气体X可能为CO、CO₂或两者的混合物，将生成气体依次通过澄清石灰水、灼热的CuO粉末，如溶液变浑浊，则X中存在CO₂，如黑色CuO粉末变成红色粉末，则X中存在CO，
故答案为：气体X可能为CO、CO₂或两者的混合物，将生成气体依次通过澄清石灰水、灼热的CuO粉末，如溶液变浑浊，则X中存在CO₂，如黑色CuO粉末变成红色粉末，则X中存在CO；
（2）铝将氯化铁还原为氯化亚铁，反应的化学方程式为：Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂，
故答案为：Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂；
（3）①该制取过程中涉及的离子方程式有AlCl₃与过量的NaOH溶液的反应和FeCl₃与NaOH溶液的反应，反应的离子方程式为：Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
②0.32 g残留固体质量是Fe₂O₃，则铁离子的物质的量为：n（Fe³⁺）=0.004 mol，氯化铁的质量为：m（FeCl₃）=162.5g/mol×0.004mol=0.65 g，混合物中氯化铝的质量为：m（AlCl₃）=16.25g-0.65g=15.6 g，所以AlCl₃产品的纯度为：$\frac{15.6g}{16.25g}$×100%=96%，
故答案为：96%．

点评 本题考查了物质的分离与提纯、探究物质组成与含量等知识，题目难度中等，充分考查了学生对所学知识的掌握情况，试题有利于培养学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．