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3.无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等.工业上由铝土矿(主要成分是A12O3和Fe2O3)和石油焦(主要成分是C)按如图所示流程进行一系列反应来制备无水AlCl3

(1)氯化铝在加热条件下易升华,气态氯化铝的化学式为Al2Cl6,每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构,则AlCl3是:分子晶体,其结构式为:
(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式是A12O3+3C12+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2A1C13+3CO.
(3)冷却器排出的尾气中含有大量CO和少量Cl2,需用Na2SO3溶液除去Cl2,此反应的离子方程式为:SO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+
(4)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3,需加入少量Al,其作用是:除去FeCl3
(5)AlCl3产品中Fe元素含量直接影响其品质,为测定产品中Fe元素的含量,现称取16.25g无水AlCl3产品,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0.32g.则产品中Fe元素的含量为:1.38%.

分析 (1)氯化铝在加热条件下易升华,说明氯化铝的熔沸点较低,据此判断晶体类型,铝原子最外层有3个电子,氯原子最外层有7个电子,Al2Cl6中每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构,则铝原子周围应该有三个共价键和一个配位键,该电子对由氯原子提供,据此写结构式;
(2)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,根据元素守恒书写化学方程式;
(3)Cl2有强氧化性,将SO32-氧化为SO42-,自身被还原为2C1-
(4)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,应除去FeCl3
(5)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Fe元素的质量,进而计算出产品中Fe元素的含量;

解答 解:(1)氯化铝在加热条件下易升华,说明氯化铝的熔沸点较低,所以氯化铝是分子晶体,铝原子最外层有3个电子,氯原子最外层有7个电子,Al2Cl6中每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构,则铝原子周围应该有三个共价键和一个配位键,该电子对由氯原子提供,所以Al2Cl6的结构式为
故答案为:分子;
(2)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$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2A1C13+3CO,
故答案为:A12O3+3C12+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2A1C13+3CO;
(3)Cl2有强氧化性,将SO32-氧化为SO42-,自身被还原为2C1-.反应离子方程式为SO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+
故答案为:SO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+
(4)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,应除FeCl3去.所以加入少量Al的作用是除去FeCl3
故答案为:除去FeCl3
(5)根据铁原子守恒,令含有杂质FeCl3质量为m,则
   Fe2O3~~~~~2Fe
  160             112
  0.32g             m
$\frac{160}{0.32g}$=$\frac{112}{m}$,
解得,m=0.224g,
所以产品中Fe元素的含量为$\frac{0.224g}{16.25g}$×100%=1.38%,
故答案为:1.38%.

点评 本题考查化学方程式离子方程式的书写、物质的分离和提纯、纯度等,题目难度适中,注意(5)中利用元素守恒进行计算.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.下列实验目的能达到的是(  )
A.将58.5gNaCl溶于1L水中可得1mol/L的NaCl溶液
B.将标准状况下22.4LHCl溶于1L水中可得1mol/L盐酸
C.将 25.0g胆矾溶于水后配成100mL溶液所得溶液浓度为1mol/L
D.将 78gNa2O2溶于水,配成1L溶液可得到浓度为1mol/L溶液

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.有以下几种物质:①食盐晶体 ②乙醇 ③铜 ④蔗糖 ⑤冰醋酸(纯醋酸晶体)  ⑥KNO3溶液 ⑦熔融的氢氧化钠  ⑧液态氯化氢  填空回答(填序号):
(1)物质中构成的微粒只能在固定位置上振动的是①④;
(2)以上物质可以导电的是③⑥⑦;
(3)以上物质中属于电解质的是①⑤⑦⑧;
(4)以上物质中属于非电解质的是②④.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.用一种试剂除去下列物质中的杂质(括号内的物质是杂质),写出所用试剂及对应反应的离子方程式.
(1)Na2SO4(Na2CO3):试剂为硫酸;
(2)Cu(Fe):试剂为盐酸(或稀硫酸);离子方程式为Fe+2H+═Fe2++H2↑.

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

6.下列物质属于酚类的是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

8.实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:
CH3CH2OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}(浓)}$CH2=CH2  CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚.用少量的溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如图:有关数据列表如下:
    乙醇1,2-二溴乙烷    乙醚
    状态  无色液体   无色液体  无色液体
密度/g•cm-3    0.79    2.2    0.71
  沸点/℃    78.5    132    34.6
  熔点/℃    一l30    9-1l6
回答下列问题:
(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是d;(填正确选项前的字母)
a.引发反应    b.加快反应速度     c.防止乙醇挥发   d.减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入c,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体;(填正确选项前的字母)
a.水        b.浓硫酸         c.氢氧化钠溶液       d.饱和碳酸氢钠溶液
写出吸收酸性气体的化学反应方程式CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O;SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O.
(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去;
(4)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在下层(填“上”、“下”);
(5)若产物中有少量未反应的Br2,最好用b洗涤除去;(填正确选项前的字母)
a.水    b.氢氧化钠溶液     c.碘化钠溶液     d.乙醇
(6)若产物中有少量副产物乙醚.可用蒸馏的方法除去.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.硫、硫化物和硫酸盐在自然界都存在.
(1)硫酸是基础化学工业的重要产品,下列为接触法制硫酸的反应:
4FeS2(s)+11O2(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3(s)+8SO2(g)△H=-3412kJ•mol-1
2SO2(g)+O2(g)$\stackrel{催化剂}{?}$2SO3(g)△H=-196.6kJ•mol-1
SO3(g)+H2O(l)═H2SO4(l)△H=-130.3kJ•mol-1
理论上,用FeS2为原料生产2mol H2SO4(I)所释放的热量为1310.2kJ•mol-1
(2)硫酸生产过程中会产生硫酸渣,其成分主要为:Fe(约55%)、CaO和CaS(约16%)、SiO2(约11%)、MgO(约6%)、Al2O3(约10%),一种利用硫酸渣制备绿矾(FeSO4•7H2O)的工艺流程如下:

表:几种离子沉淀pH 粗制FeSO4晶体
开始沉淀的pH沉淀完全的pH
Al3+3.24.4
Fe2+6.38.4
Ca2+11.8\
Mg2+8.810.8
回答下列问题:
①上述流程中加入铁屑时反应的离子方程式Fe+2H+=H2↑+Fe2+,Fe+2Fe3+=3Fe2+
②上述制备过程中加入CaO调节pH=4.5时,产生沉淀的主要成分为Al(OH)3
③精制FeSO4•7H2O前,需向滤液中加入H2SO4调节pH,其目的是抑制Fe2+离子的水解.
④研究发现,其他条件相同,结晶温度在70℃左右时硫酸亚铁纯度最高,分析大于70℃时,硫酸亚铁纯度降低的主要原因可能为可能是亚铁离子被氧化为铁离子的量增多.
(3)H2S是一种无色、有毒且有恶臭味的气体.煤的低温焦化,含硫石油开采、提炼,橡胶、制革、染料、制糖等工业中都有H2S产生,有研究组设计了一种硫化氢-空气染料电池,总反应为2H2S+O2═2S+2H2O,简易结构如图所示:

①硫化氢应通入到电极b.(填“a”或“b”)
②b极发生的电极反应式为H2S-2e-+O2-=S↓+H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向,CCUS或许发展成一项重要的新兴产业.
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H1=akJ•mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g)△H2=bkJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3=ckJ•mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H=(a+2b-2c)kJ•mol-1
(2)利用废气中的CO2为原料制取甲醇,反应方程式为:CO2+3H2?CH3OH+H2O其他条件相同,该甲醇合成反应在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反应相同时间后,CO2的转化率随反应温度的变化如图1所示.

①a点所代表的状态不是(填“是”或“不是”)平衡状态.
②c点CO2的转化率高于b点,原因是b、c点均未达到平衡状态,c点温度高,反应速率较快,故CO2的转化率较大.
(3)在实际生产中发现,随着甲醇的生成,还伴随有少量CO副产物出现:
H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)△H>0,且CO2的转化率、甲醇的产率和CO含量除受浓度、度、压强等因素影响外,还受催化剂CuO的质量分数、气体混合物在反应锅炉内的流动速率影响(用空间流率表示).通过实验分别得到数据图2、3:
①由图2得,最佳空间流率为3600h-1
②在其他条件不变的前提下调整催化剂配比,并记录到达平衡所需的时间,得到如表数据,试说明不选择单组份ZnO原因是使用单组分ZnO时反应速率虽然快,但是由图3可知,二氧化碳转化率、甲醇的产率都过低,实际生产中没有意义,故不采用.
催化剂组分质量分数(%)CuO0255075100
 ZnO1007550250
 到达平衡所需时间(h)2.57.48.112无催化活性
③在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应,恒温下c(CO)随反应时间t变化的曲线Ⅰ如图5所示.若在t0时改变一个条件,使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ,则改变的条件是加入催化剂;
(4)用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃,起始时以0.1MPa,n(H2):n(CO2)=3:1的投料比充入反应器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)?C2H4(g)+4H2O(g)△H,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图4所示:
①该进行的反应的△S<0(填:“>”或“<”)
②对于气体反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),则该反应的KP=$\frac{p({C}_{2}{H}_{4})×{p}^{4}({H}_{2}O)}{{p}^{2}(C{O}_{2})×{p}^{6}({H}_{2})}$.
③为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是增大压强;提高氢气和二氧化碳物质的量的比值(列举2项).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源,图为海水利用的部分过程.下列有关说法正确的是(  )
A.制取NaHCO3的反应是利用其溶解度最小
B.用澄清的石灰水可鉴别NaHCO3和Na2CO3
C.在第③、④、⑤步骤中,溴元素均被氧化
D.工业上通过电解饱和MgCl2溶液制取金属镁

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