Question

【題目】無水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應用廣泛。

（1）氯化鋁水溶液呈_____性，原因是（用離子方程式表示）________；把AlCl3溶液蒸干，灼燒，最后得到的主要固體產(chǎn)物是_______。

（2）工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)）制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下：

已知：

物質(zhì)	SiCl4	AlCl3	FeCl3	FeCl2
沸點/℃	57.6	180（升華）	300（升華）	1023

①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多，其作用是___________（只要求寫出一種）。

②步驟Ⅱ中若不通入氯氣和氧氣，則反應生成相對原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是_____。

③ 已知：

Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1344.1kJ ·mol-1

2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1169.2kJ ·mol-1

由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為______________。

④步驟Ⅲ經(jīng)冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，其化學式分別為_______、 _______ 、 _________。

⑤結合流程及相關數(shù)據(jù)分析，步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是___________________。

Answer 1

【答案】酸 Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋ Al2O3 防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應物的接觸面積，加快反應速率 Fe或鐵 Al2O3(s)＋3C(s)＋2Cl2(g)=2AlCl3(g)＋3CO(g) △H=＋174.9kJ·mol－1 NaCl NaClO Na2CO3 除去FeCl3，提高AlCl3純度

【解析】

（1）AlCl3屬于強酸弱堿鹽，Al3+水解溶液呈酸性，用外界條件對水解平衡的影響解釋AlCl3溶液蒸干、灼燒后得到的固體。

（2）鋁土礦粉和焦炭焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多。固體混合物和Cl2、O2在950℃反應生成FeCl3、AlCl3、SiCl4和CO2，根據(jù)題給各物質(zhì)的沸點，氣體混合物冷卻到100℃，得到的粗品中含AlCl3和FeCl3，尾氣中含Cl2、O2、CO2、SiCl4等，步驟V中加入Al粉除去FeCl3。

(1)AlCl3為強酸弱堿鹽，Al3＋會水解使得溶液呈酸性，水解離子方程式為Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋。將AlCl3溶液蒸干，由于HCl具有揮發(fā)性，從溶液中逸出，促進Al3＋的水解，最終Al3+完全水解生成Al(OH)3，經(jīng)過蒸干、灼燒，Al(OH)3分解生成Al2O3。

(2) ①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、物質(zhì)中沒有水，可以防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解。氣孔數(shù)目增多，使得物質(zhì)表面積增大，加快化學反應速率；

②步驟II如果不通入氯氣和氧氣，鋁土礦粉中的Al2O3、Fe2O3、SiO2會與C發(fā)生置換反應，得到Al、Fe、Si，相對原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是Fe。

③將兩個反應編號為反應①、反應②，應用蓋斯定律，將反應①－反應②，可以得到所需方程式Al2O3(s)+3C(s) +3Cl2(g)= 2AlCl3(g)+3CO(g)△H= +1344.1kJ ·mol-1-（+1169.2kJ ·mol-1）=＋174.9kJ·mol－1。則熱化學方程式為Al2O3(s)＋3C(s)＋2Cl2(g)=2AlCl3(g)＋3CO(g) △H=＋174.9kJ·mol－1；

④尾氣中含Cl2、O2、CO2、SiCl4等，冷卻至室溫后的氣體中含Cl2、O2、CO2，氣體用足量NaOH冷溶液吸收，氯氣與足量的NaOH冷溶液的反應為：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，CO2與足量的NaOH冷溶液的反應為：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。所以3種鈉鹽分別為NaCl、NaClO、Na2CO3；

⑤步驟Ⅱ中生成了FeCl3，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在氯化鋁的粗品中含有FeCl3雜質(zhì)，加入Al可以與FeCl3反應置換出鐵，生成AlCl3，提高AlCl3的純度。