Question

3．工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，含有Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：

（1）步骤Ⅱ中发生的副反应之一为Cl₂与Al₂O₃、过量的C的反应，每有12g C参加反应，消耗Cl₂的体积为44.8L（标准状况），该反应原理在工业上常被用来制取无水氯化铝．试写出该反应的化学方程式：2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂．
（2）步骤Ⅲ经冷却至室温后，尾气（Cl₂）可用足量的NaOH冷溶液吸收．写出上述吸收反应的离子方程式：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．

Answer 1

分析 用铝土矿制取无水氯化铝工艺流程：铝土矿粉和焦炭在300℃焙烧，固体水分挥发、气孔数目增多，固体混合物和氯气、氧气在950℃加热，Al₂O₃、Fe₂O₃和SiO₂先被焦炭还原为Al、Fe、Si，该过程生成CO，后Al、Fe、Si分别和Cl₂反应生成对应的氯化物，即SiCl₄、AlCl₃、FeCl₃，CO和O₂反应生成CO₂，后冷却到100℃，尾气为CO₂、多余的Cl₂，O₂，SiCl₄，以及AlCl₃和FeCl₃变成固体，得到氯化铝的粗品，加入氯化钠熔融，铝的金属活动性强于铁，加铝粉，可以将氯化铝的粗品中的氯化铁中的铁置换出来，生成铁和氯化铝，在300℃，废渣为Fe，得到成品氯化铝，尾气中含有氯气，可用氢氧化钠溶液处理，以此解答该题．

解答 解：（1）每有12g C参加反应，消耗Cl₂的体积为44.8L（标准状况），可知参加反应的碳和氯气的物质的量之比为1：2，该反应原理在工业上常被用来制取无水氯化铝，由质量守恒可知还应生成二氧化碳，反应的化学方程式为2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂，
故答案为：2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂；
（2）氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，方程式为Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．

点评 本题考查工业上用铝土矿盐制取无水氯化铝工艺，为高考常见题型，侧重考查学生的分析能力和实验能力，涉及硅、铁、铝及其化合物的性质，注意盐的水解、生产流程反应条件的控制以及相关反应方程式的书写等，题目难度中等．