Question

【化学——选修2：化学与技术】（15分）

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（A12O3、Fe2O3）为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下。

（1）氯化炉中Al2O3、C12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，需加入少量Al，其作用是 。

（4）为测定制得的无水AlCl3产品（含杂质FeCl3）的纯度，称取16.25 g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0.32 g。

①写出除杂过程中涉及的离子方程式 、 。

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脱水制备无水AlCl3，实现这一步的方法是 。

（6）生铁中含有一种铁碳化合物（Fe3C），工业上要测定碳元素的质量分数，第一步是在足量的空气中煅烧，生成有磁性的固体，该反应的化学方程式是 。

 

Answer 1

（1）Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO（2分）

（2）SO32－＋Cl2＋H2O=SO42－＋2Cl－＋2H＋（2分）

（3）除去FeCl3（2分）

（4）①Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓（2分） Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O（2分）②96%（2分）

（5）在HCl气流中加热脱结晶水（2分）

（6）Fe3C＋3O2 Fe3O4＋CO2 （1分）

【解析】

试题分析：⑴在氯化炉中发生的反应物有Al2O3、Cl2、C，生成物有AlCl3、CO（在冷却器中逸出），根据氧化还原反应的配平方法将其配平，并写出反应条件（950℃）；

⑵书写Na2SO3溶液与Cl2反应的离子方程式时，先根据得失电子守恒有SO32－＋Cl2――SO42－＋2Cl－，再根据电荷守恒有SO32－＋Cl2――SO42－＋2Cl－＋2H＋，最后根据原子守恒得SO32－＋Cl2＋H2O=SO42－＋2Cl－＋2H＋。

⑶由于升华器中含有AlCl3和FeCl3（杂质），加入少量Al，可与FeCl3反应将其除去。

⑷在含有FeCl3杂质的AlCl3产品中加入过量的NaOH溶液所发生的离子方程式有①Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓，Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O；沉淀物[Fe(OH)3]经洗涤、灼烧、冷却、称重，残留固体（Fe2O3）质量为0.32 g，据原子守恒可计算AlCl3产品的纯度：。

⑸为了抑制AlCl3的水解，必须在在HCl气流中加热AlCl3·6H2O，使其脱结晶水（否则会生成Al(OH)3或Al2O3）。

⑹据题意该反应的生成物有Fe3C、O2（空气），生成物有Fe3O4（磁性的固体）、CO2，根据氧化还原反应的配平方法将其配平，并标出反应条件（高温）。

考点：本题考查氧化还原反应方程式和离子方程式的书写、盐类的水解、根据化学反应方程式的化学计算（原子守恒）等。