Question

【化学——选修2：化学与技术】（15分）
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（A1₂O₃、Fe₂O₃）为原料制备无水AlCl₃的工艺流程如下。

（1）氯化炉中Al₂O₃、C1₂和C反应的化学方程式为               。
（2）用Na₂SO₃溶液可除去冷却器排出尾气中的Cl₂，此反应的离子方程式为         。
（3）升华器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入少量Al，其作用是           。
（4）为测定制得的无水AlCl₃产品（含杂质FeCl₃）的纯度，称取16.25 g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0.32 g。
①写出除杂过程中涉及的离子方程式                 、                。
②AlCl₃产品的纯度为         。
（5）工业上另一种由铝灰为原料制备无水AlCl₃工艺中，最后一步是由AlCl₃·6H₂O脱水制备无水AlCl₃，实现这一步的方法是                                     。
（6）生铁中含有一种铁碳化合物（Fe₃C），工业上要测定碳元素的质量分数，第一步是在足量的空气中煅烧，生成有磁性的固体，该反应的化学方程式是                   。

Answer 1

（1）Al₂O₃＋3Cl₂＋3C2AlCl₃＋3CO（2分）
（2）SO₃^2－＋Cl₂＋H₂O=SO₄^2－＋2Cl^－＋2H^＋（2分）
（3）除去FeCl₃（2分）
（4）①Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓（2分） Al^3＋＋4OH^－=AlO₂^－＋2H₂O（2分）②96%（2分）
（5）在HCl气流中加热脱结晶水（2分）
（6）Fe₃C＋3O₂Fe₃O₄＋CO₂（1分）

试题分析：⑴在氯化炉中发生的反应物有Al₂O₃、Cl₂、C，生成物有AlCl₃、CO（在冷却器中逸出），根据氧化还原反应的配平方法将其配平，并写出反应条件（950℃）；
⑵书写Na₂SO₃溶液与Cl₂反应的离子方程式时，先根据得失电子守恒有SO₃^2－＋Cl₂――SO₄^2－＋2Cl^－，再根据电荷守恒有SO₃^2－＋Cl₂――SO₄^2－＋2Cl^－＋2H^＋，最后根据原子守恒得SO₃^2－＋Cl₂＋H₂O=SO₄^2－＋2Cl^－＋2H^＋。
⑶由于升华器中含有AlCl₃和FeCl₃（杂质），加入少量Al，可与FeCl₃反应将其除去。
⑷在含有FeCl₃杂质的AlCl₃产品中加入过量的NaOH溶液所发生的离子方程式有①Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓，Al^3＋＋4OH^－=AlO₂^－＋2H₂O；沉淀物[Fe(OH)₃]经洗涤、灼烧、冷却、称重，残留固体（Fe₂O₃）质量为0.32 g，据原子守恒可计算AlCl₃产品的纯度：。
⑸为了抑制AlCl₃的水解，必须在在HCl气流中加热AlCl₃·6H₂O，使其脱结晶水（否则会生成Al(OH)₃或Al₂O₃）。
⑹据题意该反应的生成物有Fe₃C、O₂（空气），生成物有Fe₃O₄（磁性的固体）、CO₂，根据氧化还原反应的配平方法将其配平，并标出反应条件（高温）。