Question

【題目】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(yīng)生成相對原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是________________。

（3）結(jié)合流程及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，步驟V中加入鋁粉的目的是________________。

（4）稱取含Fe2O3和Al2O3的試樣0.2000g，將其溶解在pH=2.0的熱溶液中（50℃左右），以磺基水楊酸為指示劑，用0.02000 mol/L EDTA標準溶液滴定試樣中的Fe3+，用去18.00 mL。然后將試液調(diào)至pH=3.5，加入上述EDTA標準溶液25.00 mL，并加熱煮沸，使Al3+與EDTA完全反應(yīng)，再調(diào)試液pH=4.5，以PAN（1-（2-吡啶偶氨）-2-萘酚）為指示劑，趁熱用CuSO4標準溶液（每毫升含CuSO4·5H2O 0.005000g）返滴定，用去8.00 mL。計算試樣中Fe2O3和Al2O3的質(zhì)量分數(shù)。________________（寫出計算過程）

（已知：EDTA與Fe3+、Al3+、Cu2+均按物質(zhì)的量之比1∶1進行反應(yīng)）

Answer 1

【答案】防止后續(xù)步驟生成的A1C13，水解或增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率Fe或鐵除去FeCl3，提高A1C13純度Fe2O314.4％；Al2O38.67％

n(Fe2+)=n(EDTA)1=0.02×18×10-3=3.6×10-4mol

n(EDTA)余= n(CuSO4)=(0.05×8) ÷250=1.6×10-4mol

n(Al3+)=n(EDTA)2-n(EDTA)余=0.02×25×10-3-1.6×10-4=3.4×10-4mol

w(Fe2O3)=[(0.5×3.6×10-4×160) ÷0.2] ×100％=14.4％

w(Al2O3)=[(0.5×3.4×10-4×102) ÷0.2] ×100％=8.67％

【解析】

(1). 步驟I中鋁土礦粉和焦炭焙燒，因后續(xù)步驟中AlCl3等是強酸弱堿鹽，易水解，固體中的水分在焙燒過程中揮發(fā)，防止后續(xù)步驟生成的A1C13水解，氣孔數(shù)目增多，增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；答案： (1). 防止后續(xù)步驟生成的A1C13，水解或增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率

（2）混合物中含鐵元素，步驟Ⅱ中不通入氯氣和氧氧氣，Fe2O3與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成相對原子質(zhì)量大于硅的單質(zhì)鐵，鐵與氯氣生成FeCl3加熱后易升華。答案： (2). Fe或鐵

（3）步驟Ⅲ得到氯化鋁的粗品，加入鋁能將FeCl3中Fe置換出來，答案： (3). 除去FeCl3，提高A1C13純度

(4). Fe2O314.4％；Al2O38.67％

n(Fe2+)=n(EDTA)1=0.02×18×10-3=3.6×10-4mol

n(EDTA)余= n(CuSO4)=(0.05×8) ÷250=1.6×10-4mol

n(Al3+)=n(EDTA)2-n(EDTA)余=0.02×25×10-3-1.6×10-4=3.4×10-4mol

w(Fe2O3)=[(0.5×3.6×10-4×160) ÷0.2] ×100％=14.4％

w(Al2O3)=[(0.5×3.4×10-4×102) ÷0.2] ×100％=8.67％