Question

无水AlCl₃易升华，可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al₂O₃、Fe₂O₃)为原料制备无水AlCl₃的工艺流程如下。

(1)氯化炉中Al₂O₃、Cl₂和C反应的化学方程式为_____________________ _________________________________________________________。

(2)用Na₂SO₃溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl₂，此反应的离子方程式为_______________________________________________________________。

(3)升华器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入少量Al，其作用是___________ _____________________________________________________________。

(4)为测定制得的无水AlCl₃产品(含杂质FeCl₃)的纯度，称取16.25 g无水AlCl₃样品，溶于过量的NaOH溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32 g。

①写出上述除杂过程中涉及的离子方程式：__________________________、__________________________。

②AlCl₃产品的纯度为__________。

(5)工业上另一种以铝灰为原料制备无水AlCl₃的工艺中，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

解析　(1)由经冷却器出来的气体有CO和Cl₂可知，CO是氯化炉中的生成物，且Cl₂是过量的，故氯化炉中发生反应的化学方程式为Al₂O₃＋3Cl₂＋3C2AlCl₃＋3CO。(2)亚硫酸钠是还原剂，氯气是氧化剂，则离子方程式为SO＋Cl₂＋H₂O===SO＋2Cl^－＋2H^＋。(4)①除杂过程中涉及的离子方程式为Fe^3＋＋3OH^－===Fe(OH)₃↓，Al^3＋＋4OH^－===AlO＋2H₂O。②沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得到的0.32 g固体物质是氧化铁，即其物质的量为0.002 mol，则氯化铁的物质的量为0.004 mol，即其质量为0.65 g，得出AlCl₃的质量为16.25 g－0.65 g＝15.6 g，AlCl₃的纯度为×100%＝96%。(5)由于氯化铝易水解，水解后生成的氯化氢气体挥发后，使水解平衡正向移动，生成大量的氢氧化铝，故为了抑制其水解，必须在氯化氢的气流中加热脱去结晶水。

答案　(1)Al₂O₃＋3Cl₂＋3C2AlCl₃＋3CO

(2)SO＋Cl₂＋H₂O===SO＋2Cl^－＋2H^＋

(3)除去FeCl₃

(4)①Fe^3＋＋3OH^－===Fe(OH)₃↓　Al^3＋＋4OH^－===AlO＋2H₂O　②96%

(5)在HCl气流中加热脱去结晶水