Question

17．工业上通常以铝土矿（主要成分为Al₂O₃，含有少量Fe₂O₃、SiO₂等杂质）为原料制备无水氯化铝：2Al₂O₃+6Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3O₂．
（1）为促进反应的进行，实际生产中需加入焦炭，其原因是加入焦炭消耗反应生成的氧气，使平衡向正反应方向移动．
（2）加入焦炭后的化学反应可表示为Al₂O₃+C+Cl₂$\stackrel{△}{→}$AlCl₃+X↑，设计实验确定气体X的将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则说明生成的气体X为CO₂．
（3）在提纯AlCl₃粗产品时，需加入少量铝粉，可使熔点较低的FeCl₃转化为熔点较高的FeCl₂，从而避免在AlCl₃中混入铁的氯化物．该反应的化学方程式为Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂．
（4）以铝土矿为原料可以通过以下途径提纯氧化铝：

①写出滤液甲中溶质的化学式：NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃．
②写出滤液乙中加入过量氨水得到Al（OH）₃的离子方程式：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
③要进一步获得金属铝，工业上采用的冶炼方法是电解法，
有关反应的化学方程式为2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．

Answer 1

分析 （1）减少生成物浓度平衡正向移动；
（2）根据元素守恒知，X为二氧化碳，实验室用澄清石灰水检验二氧化碳；
（3）Al和氯化铁发生氧化还原反应生成氯化铝和氯化亚铁；
（4）铝土矿加入过量NaOH可将SiO₂、Al₂O₃溶解，Fe₂O₃不反应，然后过滤，滤液甲中含有NaAlO₂、NaOH、Na₂SiO₃，甲中加入过量稀盐酸，NaAlO₂、NaOH、Na₂SiO₃和稀盐酸反应后生成NaCl、AlCl₃、H₂SiO₃，过滤后的溶液中含有NaCl、AlCl₃、HCl，滤液乙中加入过量氨水，生成Al（OH）₃沉淀和NH₄Cl，过滤将氢氧化铝灼烧得到Al₂O₃．

解答 解：（1）减少生成物浓度平衡正向移动，加入焦炭消耗反应生成的氧气，使平衡向着正反应方向移动，故答案为：加入焦炭消耗反应生成的氧气，使平衡向正反应方向移动；
（2）所生成的气体X为CO₂，检验方法为将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则说明生成的气体X为CO₂，
故答案为：将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则说明生成的气体X为CO₂；
（3）加入铝粉，可将FeCl₃还原为熔点较高的FeCl₂．在提纯时可避免AlCl₃中混有FeCl₃，化学方程式为Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂，
故答案为：Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂；
（4）铝土矿加入过量NaOH可将SiO₂、Al₂O₃溶解，Fe₂O₃不反应，然后过滤，滤液甲中含有NaAlO₂、NaOH、Na₂SiO₃，甲中加入过量稀盐酸，NaAlO₂、NaOH、Na₂SiO₃和稀盐酸反应后生成NaCl、AlCl₃、H₂SiO₃，过滤后的溶液中含有NaCl、AlCl₃、HCl，滤液乙中加入过量氨水，生成Al（OH）₃沉淀和NH₄Cl，过滤将氢氧化铝灼烧得到Al₂O₃；
①铝土矿中加入过量NaOH溶液，其中Al₂O₃和SiO₂与NaOH反应，生成可溶的NaAlO₂和Na₂SiO₃存在滤液甲中，还有未反应的NaOH，故答案为：NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃；
②滤液乙中加入过量氨水的离子方程式为Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
③工业上采取电解熔融Al₂O₃的方法获得金属铝，化学方程式为2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 4Al+3O₂↑，
故答案为：电解法；2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 4Al+3O₂↑．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及物质制备、物质分离和提纯、金属冶炼、物质检验等知识点，明确元素化合物性质、物质分离提纯方法等知识点是解本题关键，注意：工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼Al，不能用电解氯化铝的方法冶炼Al，因为熔融状态下氯化铝不导电．