Question

【题目】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）铝原子的结构示意图为________,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是________________________。

（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______________________炉气中残余有少量Cl2,请画出吸收Cl2的尾气装置图_____。

（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________________。

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)。

m克样品NaAlO2溶液Al(OH)3n克Al2O3

NaAlO2溶液与过量二氧化碳反应的离子方程式为：______________________。计算该样品中Al的质量分数________(结果用m、n表示,不必化简)。

Answer 1

【答案】防止Al3+水解Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3bAlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-27n/51m

【解析】

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、Cl2和C反应会生成AlCl3、FeCl3、CO，排出废气CO和Cl2，加入Al粉除去FeCl3、Fe，最后得到 AlCl3,冷凝得到AlCl3固体；据以上分析解答。

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、Cl2和C反应会生成AlCl3、FeCl3、CO，排出废气CO和Cl2，加入Al粉除去FeCl3、Fe,最后得到 AlCl3,冷凝得到AlCl3固体；

（1）铝原子核电荷数为13，,原子结构示意图为；氯化铝溶液水解显酸性，配制氯化铝溶液时加入盐酸来抑制铝离子的水解；综上所述，本题答案是：；防止Al3+水解。

（2）根据以上分析可知，氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应，生成AlCl3、CO，化学方程式为：Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3；Cl2有毒，污染空气，可用氢氧化钠溶液来吸收；吸收Cl2的尾气装置图为：；综上所述，本题答案是：Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3；。

（3）已知:AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华；所以降温实现FeCl3和AlCl3的分离，合适的温度范围为介于183 ℃和315 ℃之间；综上所述，本题答案是：b。

（4）NaAlO2溶液与过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。根据流程可知，ngAl2O3的物质的量为n/102mol，根据铝元素守恒：2n(AlCl3)=n(Al2O3)，n(Al)=n(AlCl3)=2×n/102mol=n/51mol，铝元素质量为n/51×27g=27n/51 g；所以样品中Al的质量分数(27n/51)/m×100%=27n/51m；综上所述，本题答案是: AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；27n/51m。