Question

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的工艺流程如图．

（1）氯化炉中Al₂O₃、C1₂和C反应的化学方程式为

 

．
（2）升华器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入少量Al，其作用是

 

．
（3）为测定制得的无水AlCl₃产品（含杂质FeCl₃）的纯度，称取16.25g无水AlCl₃样品，溶于过量的NaOH溶液，滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，残留固体质量为0.32g．
①写出除杂过程中涉及的离子方程式

 

②AlCl₃产品的纯度为

 

．
（4）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

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）根据工艺流程可知升华器中含有AlCl₃等，所以Al₂O₃、C1₂和C反应会生成A1C1₃，由冷凝器尾气可知还会生成CO；
（2）FeCl₃熔点、沸点较低，升华制备无水AlCl₃，应除去FeCl₃；
（3）制备无水AlCl₃含有杂质FeCl₃，残留固体质量为0.32g为Fe₂O₃，根据铁原子守恒计算FeCl₃质量，进而计算出AlCl₃的质量，再根据产品的纯度定义计算．
（4）氯化铝溶液发生水解，将AlCl₃?6H₂O脱水制备无水氯化铝可在HCl气流中加热脱结晶水．

解答： 解：（1）根据工艺流程可知氯化炉的产物，经冷却、升华可制备无水AlCl₃，说明氯化炉的产物中含有A1C1₃，冷凝器尾气含有CO，所以Al₂O₃、C1₂和C反应，生成A1C1₃和CO，反应方程式为：A1₂O₃+3C1₂+3C

高温  .

2A1C1₃+3CO，
故答案为：A1₂O₃+3C1₂+3C

高温  .

2A1C1₃+3CO；
（2）升华器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，FeCl₃熔点、沸点较低，升华制备无水AlCl₃，应将FeCl₃除去，所以加入少量Al目的是除去FeCl₃，
故答案为：除去FeCl₃；
（3）①除杂过程中铁离子与氢氧根离子结合成氢氧化铁沉淀，铝离子与氢氧根离子结合成偏铝酸根和水，离子方程式为：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
②根据铁原子守恒，令含有杂质FeCl₃质量为m，则：
   Fe₂O₃ ～2FeCl₃
  160       325
  0.32g      m
则：

160

0.32g

=

325

m

，
解得，m=0.65g，
所以AlCl₃产品的纯度为：

16.25g-0.65g

16.25g

×100%=96%，
故答案为：96%；
（4）氯化铝溶液发生水解，将AlCl₃?6H₂O脱水制备无水氯化铝可在HCl气流中加热脱结晶水，
故答案为：在HCl气流中加热脱结晶水．

点评：本题考查学生对于工艺流程原理的理解、对操作与实验条件控制的理解等内容，题目难度中等，试题涉及常用化学用语书写、化学计算、分离提纯等，需要学生具备扎实的基础与综合运用能力．