Question

10．无水AlCl₃可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等．工业制备无水AlCl₃的流程如下：

（1）已知：C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）；△H=-110.5kJ•mol^-1  ①
2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）；△H=-822.1kJ•mol^-1 ②
请写出C还原Fe₂O₃生成CO的热化学方程式3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol．
（2）氯化炉中通入O₂的目的是与C反应，提供反应所需的热量．
（3）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．
（4）氯化炉中导出的气体，通常用亚硫酸钠溶液来吸收，请写出用Na₂SO₃溶液处理尾气时发生反应的离子方程式SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-．
（5）在升华器中加入铝粉的目的是除去FeCl₃．

Answer 1

分析 铝土矿焙烧炉中加热反应，得到氧化铝和铁，加入氯气、氧气和石油焦在氯化炉中反应，氯化炉中通入O₂，与碳反应放热，维持950℃的温度，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，氯化铝中含有氯化铁，加入铝粉除去，最后得到氯化铝冷凝得到氯化铝固体；
（1）由盖斯定律定律，将第一个热化学方程式乘以3，减去第二个热化学方程式，计算反应热，并写出热化学方程式；
（2）氯化炉中通入O₂，与碳反应放热，维持950℃的温度；
（3）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；
（4）Cl₂有强氧化性，将SO₃^2-氧化为SO₄^2-，自身被还原为2C1^-；
（5）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．

解答 解：（1）C还原Fe₂O₃生成CO的热化学方程式：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）；△H
由盖斯定律，将第一个将第一个热化学方程式乘以3，减去第二个热化学方程式，即得该热化学方程式，
反应热△H=3×（-110.5kJ/mol）-（-822.1kJ/mol）=+490.6kJ/mol；
所以C还原Fe₂O₃生成CO的热化学方程式为：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol；
故答案为：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol；
（2）氯化炉中通入O₂，与碳反应放热，维持950℃的温度，
故答案为：与C反应，提供反应所需的热量；
（3）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；
（4）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⁺；
（5）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目的是除去FeCl₃，
故答案为：除去FeCl₃．

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，注意将AlCl₃•6H₂O脱水制备无水氯化铝可在HCl气流中加热脱结晶水．