Question

氯化鋁融鹽電解法是以氯化鋁為原料，以堿金屬或堿土金屬氯化物（含少量MgCl₂、KCl、CaCl₂）為電解質進行電解制取鋁的方法。
（1）氯化鋁融鹽電解法需要先制純氧化鋁。以鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含有少量Fe₂O₃、SiO₂等雜質）為原料通過以下途徑提純氧化鋁：

①依次寫出X、Y的成分          ，             。
②如圖所示在實驗室中進行過濾，操作中的兩處錯誤分別是                 ；                                         。

（2）制備無水氯化鋁的反應為：2Al₂O₃+6Cl₂4AlCl₃+3O₂
③為促進該反應的進行，實際生產中需加入焦炭，其原理是                   。
④加入焦炭后的化學反應可表示為Al₂O₃+C+Cl₂AlCl₃+X↑，為確定氣體X是否是混合氣體，某同學將X依次通過灼熱的氧化銅和澄清的石灰水，再根據現象判斷。該操作是否正確？（填正確、不正確或無法判斷）      ，請說明理由          。
（3）現在工業上通常用電解熔融氧化鋁方式制取鋁，理論上生產1噸鋁消耗的氧化鋁的質量_________
（填“大于”、“小于”、“等于”）氯化鋁質量。

Answer 1

（10分）（1）①NaOH溶液（1分）； 稀鹽酸（1分）
②沒有使用玻璃棒引流；濾紙邊緣高于漏斗邊緣（2分）
（2）③碳與O₂反應，有利于反應正向進行（2分）
④不正確。將生成氣體先通過灼熱的CuO粉末，若有CO就會生成CO₂，這樣就無法確定原來是否有CO₂。（2分） （3）小于（2分）

試題分析：（1）①濾液乙能和氨水反應生成氫氧化鋁沉淀，這說明濾液乙中含有鋁離子，所以Y應該是鹽酸。則濾液甲中含有AlO₂^－和SiO₃^2－，因此X是NaOH。氧化鐵和氫氧化鈉不反應，過量得到氧化鐵。硅酸鈉和鹽酸反應生成硅酸沉淀，過量得到氯化鋁和鹽酸的混合液，加入氨氣即生成氫氧化鋁沉淀。
②根據裝置圖可知，該裝置是過濾裝置，因此主要的錯誤在于沒有使用玻璃棒引流，其次濾紙邊緣高于漏斗邊緣。
（2）③因為在加熱的條件下，碳與O₂反應，生成CO或CO₂，降低氧氣的濃度，有利于反應正向進行。
④由于在加熱的條件下，CO能和氧化銅反應生成CO₂，所以將生成氣體先通過灼熱的CuO粉末，若有CO就會生成CO₂，這樣就無法確定原來是否有CO₂，所以是不正確的。
（3）根據原子守恒可知，1mol氧化鋁可以生成2mol氯化鋁。1mol氧化鋁的質量是102g，2mol氯化鋁的質量是2mol×133.5g/mol＝267g，所以氧化鋁的質量小于氯化鋁的質量。