Question

3．无水AlCl₃可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等．工业上可由铝土矿（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃）和焦炭制备，流程如下：

已知：AlCl₃、FeCl₃分别在183℃、315℃时升华
（1）Cl₂的电子式．
（2）氯化炉中Al₂O₃、Cl₂和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；炉气中残余
的少量Cl₂，可用NaOH溶液吸收，其离子方程式为Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（3）700℃时，升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl₃和AlCl₃的分离．请选择合适的温度范围b．
a．低于183℃b．介于183℃和315℃之间   c．高于315℃
（4）样品（含少量FeCl₃）中AlCl₃含量可通过下列操作测得（部分物质略去）．

计算该样品中AlCl₃的质量分数$\frac{267n}{102m}×$100%（结果用m、n表示，不必化简）．

Answer 1

分析 铝土和焦炭矿焙烧炉中加热，Fe₂O₃被还原得到Fe，所以反应后得到Al₂O₃和Fe，加入Cl₂、焦炭在氯化炉中反应，Fe、Al₂O₃、C1₂和C反应会生成A1C1₃、FeC1₃、CO，排出废气CO和Cl₂，加入Al粉除去FeC1₃、Fe，最后得到A1C1₃，冷凝得到A1C1₃固体，
（1）Cl₂分子中两个Cl原子之间共用一对电子；
（2）氯化炉中Al₂O₃、Cl₂和焦炭在高温下发生反应生成氯化铝和CO；炉气中残余
的少量Cl₂，可用NaOH溶液吸收，氯气和NaOH反应生成NaCl、NaClO和水；
（3）700℃时，升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl₃和AlCl₃的分离，温度范围应该介于183℃和315℃之间；
（4）根据Al原子守恒得关系式AlCl₃～NaAlO₂～Al（OH）₃～$\frac{1}{2}$Al₂O₃，根据氯化铝和氧化铝之间的关系式计算氯化铝质量，从而计算氯化铝在样品中的质量分数．

解答 解：铝土和焦炭矿焙烧炉中加热，Fe₂O₃被还原得到Fe，所以反应后得到Al₂O₃和Fe，加入Cl₂、焦炭在氯化炉中反应，Fe、Al₂O₃、C1₂和C反应会生成A1C1₃、FeC1₃、CO，排出废气CO和Cl₂，加入Al粉除去FeC1₃、Fe，最后得到A1C1₃，冷凝得到A1C1₃固体，
（1）Cl₂分子中两个Cl原子之间共用一对电子，氯气分子电子式为，故答案为：；
（2）氯化炉中Al₂O₃、Cl₂和焦炭在高温下发生反应生成氯化铝和CO，反应方程式为Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；炉气中残余的少量Cl₂，可用NaOH溶液吸收，氯气和NaOH反应生成NaCl、NaClO和水，离子方程式为Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案为：Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（3）700℃时，升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl₃和AlCl₃的分离，温度范围应该介于183℃和315℃之间，故选b；
（4）根据Al原子守恒得关系式AlCl₃～NaAlO₂～Al（OH）₃～$\frac{1}{2}$Al₂O₃，根据氯化铝和氧化铝之间的关系式得m（AlCl₃）=$\frac{\frac{ng}{102g/mol}}{\frac{1}{2}}×1×133.5g/mol$=$\frac{267n}{102}$g，氯化铝的质量分数=$\frac{\frac{267n}{102}g}{m}×100%$=$\frac{267n}{102m}×$100%，
故答案为：$\frac{267n}{102m}×$100%．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及物质的量计算、基本操作、氧化还原反应、物质分离和提纯等知识点，明确实验原理、基本计算、物质分离和提纯等知识点即可解答，难点是（4）题计算，要明确物质之间关系，题目难度不大．