Question

【題目】無水AlCl3可用作有機(jī)合成的催化劑，食品膨松劑等。已知AlCl3、FeCl3分別在183℃、315℃時(shí)升華，無水AlCl3遇潮濕空氣即產(chǎn)生大量白霧。

I.工業(yè)上由鋁土礦(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和石油焦(主要成分是碳單質(zhì))制備無水AlCl3的流程如下：

（1）焙燒爐中發(fā)生反應(yīng)：①Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s) +3CO(g)；

②3CO(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g)

則反應(yīng)②的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=_____。

（2）氯化爐中Al2O3、Cl2和C在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____；爐氣中含有大量CO和少量Cl2，可用Na2SO3溶液除去Cl2，其離子方程式為____。

（3）精制無水AlCl3的合格品中，AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得低于96%。現(xiàn)稱取16.25g精制后的無水AlCl3樣品，溶于過量的NaOH溶液，過濾出沉淀物，沉淀物經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱重，其殘留固體質(zhì)量為0.16g。該樣品中AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____。

II.實(shí)驗(yàn)室可用下列裝置制備無水AlCl3。裝置B、C中應(yīng)盛放的試劑名稱分別為_____、_____，F中所盛放試劑的作用是_____。

Answer 1

【答案】K= Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO SO32-+Cl2+2OH-=SO42-+2Cl-+H2O 98% 飽和食鹽水 濃硫酸 防止水蒸氣進(jìn)入E裝置

【解析】

I．(1)根據(jù)反應(yīng)②的方程式3CO(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g)，由于Fe2O3、Fe的狀態(tài)都是固體，平衡常數(shù)的表達(dá)式為K＝c3(CO2)/c3(CO)，故答案為：K=；

(2)觀察流程中氯化爐裝置的物質(zhì)進(jìn)入和出去(看箭頭指示)，可以推出反應(yīng)物是Fe、Al2O3、Cl2和C，生成物是AlCl3、FeCl3和CO，由此可得Al2O3、Cl2和C在高溫下發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物是AlCl3和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO；Na2SO3溶液除去Cl2的原理是SO32-的還原性強(qiáng)將Cl2還原成Cl-，自身被氧化成SO42-，因SO32-水解溶液呈堿性，離子方程式為SO32-+Cl2+2OH-=SO42-+2Cl-+H2O；

(3)AlCl3樣品溶于過量的NaOH溶液后，Al元素全部轉(zhuǎn)化為AlO2-進(jìn)入溶液，因此過濾后的殘留固體質(zhì)量0.16g是樣品中的雜質(zhì)，AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(16.25g-0.16g)÷16.25g=98%，故答案為：98%；

II．制備無水AlCl3，結(jié)合無水AlCl3遇潮濕空氣會(huì)產(chǎn)生大量白霧的信息，應(yīng)先制得純凈而干燥的氯氣與Al反應(yīng)，還要防止外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置而使AlCl3水解，由此可得裝置B的作用是除去Cl2中混有的HCl，盛放飽和食鹽水，裝置C的作用是除去Cl2中混有的H2O，盛放濃硫酸，F中所盛放試劑的作用是防止水蒸氣進(jìn)入E裝置而使AlCl3水解；故答案為：飽和食鹽水；濃硫酸；防止水蒸氣進(jìn)入E裝置。