Question

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）和石油焦（主要成分是C）为原料制备无水AlCl₃的工艺（碳氯化法）流程如下：

（1）氯化炉中Al₂O₃、Cl₂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，需加入一定量Al，其目的是______．
（4）为测定制得的无水AlCl₃产品（含少量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此过程涉及反应的离子方程式为______、______．
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在氯化氢的气流中加热脱去结晶水而制得无水AlCl₃，其原因是______．

Answer 1

解：（1）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+3C2A1C1₃+3CO，故答案为：A1₂O₃+3C1₂+3C2A1C1₃+3CO；
（2）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⁺；
（3）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；
（4）①除杂过程中铁离子与氢氧根离子结合成氢氧化铁沉淀，铝离子与氢氧根离子结合成偏铝酸根和水，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；
②根据铁原子守恒，令含有杂质FeCl₃质量为m，则
Fe₂O₃～～～～～2FeCl₃
160 325
0.32g m
=
解得，m=0.65g，
所以AlCl₃产品的纯度为×100%=96%，
故答案为：96%；
（5）将AlCl₃?6H₂O脱水制备无水氯化铝可在HCl气流中加热脱结晶水，Al³⁺+3 H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，故答案为：Al³⁺+3 H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，抑制AlCl₃水解．
分析：（1）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；
（2）Cl₂有强氧化性，将SO₃^2-氧化为SO₄^2-，自身被还原为2C1^-；
（3）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；
（4）制备无水AlCl₃含有杂质FeCl₃，残留固体质量为0.32g为Fe₂O₃，根据铁原子守恒计算FeCl₃质量，进而计算出AlCl₃的质量，再根据产品的纯度定义计算；
（5）将AlCl₃?6H₂O脱水制备无水氯化铝可在HCl气流中加热脱结晶水．
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．