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【题目】(题文)无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。

已知:①AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华;②无水AlCl3遇潮湿空气变质

Ⅰ. 实验室可用下列装置制备无水AlCl3

(1)组装好仪器后,首先应_____________,具体操作为_____________________

(2)装置 B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是__________________。装置C中盛放的试剂是________________。装置F中试剂的作用是__________。若用一件仪器装填适当试剂后也可起到FG的作用,所装填的试剂为_______

(3)将所制得的无水AlCl3配制溶液时需加入盐酸的目的是_________

Ⅱ. 工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3Fe2O3)和焦炭制备,流程如下:

(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为___________________

(2)700 ℃,升华器中物质充分反应后降温实现FeCl3AlCl3的分离。温度范围应为_______

a.低于183 ℃ b.介于183 ℃315 ℃之间 c.高于315 ℃

(3)样品(含少量FeCl3)AlCl3含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。

计算该样品中AlCl3的质量分数________(结果用m、n表示,不必化简)。

【答案】检查装置气密性关闭装置A中分液漏斗的活塞,向G中加入蒸馏水没过导管,微热A,一段时间后若G中有气泡冒出,停止加热后导管内有水柱,则气密性良好;除HCl浓硫酸吸收水,防止无水AlCl3遇潮湿空气变质碱石灰抑制铝离子水解Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3COb×100%×100%

【解析】

I.(1)此实验中有气体的参与,因此实验之前首先检验装置的气密性;检验气密性的方法,一般采用加热法和液差法两种;(2)利用题中信息,可以完成;(3)从水解的应用角度进行分析;II.(1)根据流程的目的,焦炭在高温下转化成CO,然后根据化合价升降法进行配平;(2)利用AlCl3FeCl3升华的温度,进行分析;(3)根据元素守恒进行计算。

I.(1)装置A制备氯气,因此需要检验装置的气密性,本实验的气密性的检验方法是:关闭装置A中分液漏斗的活塞,向G中加入蒸馏水没过导管,微热A,一段时间后若G中有气泡冒出,停止加热后导管内有水柱,则气密性良好;(2)A中制备的氯气中混有HClH2O,HCl能与Al发生反应,AlCl3遇水易变质,因此必须除去HClH2O,装置B的作用是除去氯气中的HCl,装置C的作用是除去水蒸气,即盛放的是浓硫酸。因为AlCl3遇水易变质,因此装置F的作用是防止G中水蒸气进去E装置,使AlCl3变质;氯气有毒,需要吸收尾气,因此装置G的作用是吸收多余的氯气,防止污染空气,如果GF改为一个装置,应用干燥管,盛放试剂为碱石灰;(3)AlCl3属于强酸弱碱盐,Al3发生水解:Al3+3H2OAl(OH)3+3H,加入盐酸的目的是抑制Al3的水解;II.(1)流程的目的是制备AlCl3,因此氯化炉中得到产物是AlCl3,焦炭在高温下,生成CO,因此反应方程式为Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO;(2)AlCl3、FeCl3分别在183 、315 ℃时升华,因此进行分离,需要控制温度在183℃到315℃之间,故选项b正确;(3)根据铝元素守恒,AlCl3的物质的量为n×2/102mol,则AlCl3的质量为133.5×2×n/102g,即AlCl3的质量分数为×100%×100%。

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B. 电极b上发生还原反应

C. 负极的电极反应为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O

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(1)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

己知:

CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ·mol-1

2NO2(g) N2O4(g) △H=-56.9kJ·mol-1

H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ·mol-1

①写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式________________

②反应CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)在恒温恒容容器中达到平衡,下列叙述不能作为判断该反应达到平衡状态标志的是___________

A.容器中的压强不变 B.混合气体的密度不变

C.2v(NO2)= v (N2) D.c(CH4)= c(N2)

(2)CO、CO2 是火力发电厂及汽车尾气的主要成分,为减少对环境造成的影响,采用以下方法将其资源化利用。

①以CO 为电极燃料,以熔融K2CO3为电解质,和O2组成燃料电池。请写出该电池的负极电极反应式_____________________

②在铝矾土作催化剂、773K条件下,3molCO与1.5molSO2反应生成3molCO2和0.75mol硫蒸气,该反应可用于从烟道气中回收硫,写出该反应的化学方程式_______________

③在汽车的排气管上增加一个补燃器,并不断补充O2使其浓度保持为4.0×10-4mol·L-1,发生反应2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)。某温度下测得汽车尾气中COCO2 气体的浓度分别为2.0×10-6 mol·L-1、4.0×10-4 mol·L-1,则该条件下反应的平衡常数K=___________

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(1)写出绿色植物的秸秆转化为乙醇的化学方程式:

____________________________________________

____________________________________________

(2)乙醇除用作燃料外,还可以用它合成其他有机物。如图主要是以乙醇为起始原料的转化关系图,请在图中填上相应物质的结构简式___________________________

(3)写出上面转化关系图中由CH2OHCH2OHC4H4O4的化学方程式 (有机物用结构简式表示)________________________________________________________________

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