Question

【化學——選修2：化學與技術】（15分）
無水AlCl₃易升華，可用作有機合成的催化劑等。工業上由鋁土礦（A1₂O₃、Fe₂O₃）為原料制備無水AlCl₃的工藝流程如下。

（1）氯化爐中Al₂O₃、C1₂和C反應的化學方程式為               。
（2）用Na₂SO₃溶液可除去冷卻器排出尾氣中的Cl₂，此反應的離子方程式為         。
（3）升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入少量Al，其作用是           。
（4）為測定制得的無水AlCl₃產品（含雜質FeCl₃）的純度，稱取16.25 g無水AlCl₃樣品，溶于過量的NaOH溶液，過濾出沉淀物，沉淀物經洗滌、灼燒、冷卻、稱重，殘留固體質量為0.32 g。
①寫出除雜過程中涉及的離子方程式                 、                。
②AlCl₃產品的純度為         。
（5）工業上另一種由鋁灰為原料制備無水AlCl₃工藝中，最后一步是由AlCl₃·6H₂O脫水制備無水AlCl₃，實現這一步的方法是                                     。
（6）生鐵中含有一種鐵碳化合物（Fe₃C），工業上要測定碳元素的質量分數，第一步是在足量的空氣中煅燒，生成有磁性的固體，該反應的化學方程式是                   。

Answer 1

（1）Al₂O₃＋3Cl₂＋3C2AlCl₃＋3CO（2分）
（2）SO₃^2－＋Cl₂＋H₂O=SO₄^2－＋2Cl^－＋2H^＋（2分）
（3）除去FeCl₃（2分）
（4）①Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓（2分） Al^3＋＋4OH^－=AlO₂^－＋2H₂O（2分）②96%（2分）
（5）在HCl氣流中加熱脫結晶水（2分）
（6）Fe₃C＋3O₂Fe₃O₄＋CO₂（1分）

解析試題分析：⑴在氯化爐中發生的反應物有Al₂O₃、Cl₂、C，生成物有AlCl₃、CO（在冷卻器中逸出），根據氧化還原反應的配平方法將其配平，并寫出反應條件（950℃）；
⑵書寫Na₂SO₃溶液與Cl₂反應的離子方程式時，先根據得失電子守恒有SO₃^2－＋Cl₂――SO₄^2－＋2Cl^－，再根據電荷守恒有SO₃^2－＋Cl₂――SO₄^2－＋2Cl^－＋2H^＋，最后根據原子守恒得SO₃^2－＋Cl₂＋H₂O=SO₄^2－＋2Cl^－＋2H^＋。
⑶由于升華器中含有AlCl₃和FeCl₃（雜質），加入少量Al，可與FeCl₃反應將其除去。
⑷在含有FeCl₃雜質的AlCl₃產品中加入過量的NaOH溶液所發生的離子方程式有①Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓，Al^3＋＋4OH^－=AlO₂^－＋2H₂O；沉淀物[Fe(OH)₃]經洗滌、灼燒、冷卻、稱重，殘留固體（Fe₂O₃）質量為0.32 g，據原子守恒可計算AlCl₃產品的純度：。
⑸為了抑制AlCl₃的水解，必須在在HCl氣流中加熱AlCl₃·6H₂O，使其脫結晶水（否則會生成Al(OH)₃或Al₂O₃）。
⑹據題意該反應的生成物有Fe₃C、O₂（空氣），生成物有Fe₃O₄（磁性的固體）、CO₂，根據氧化還原反應的配平方法將其配平，并標出反應條件（高溫）。
考點：本題考查氧化還原反應方程式和離子方程式的書寫、鹽類的水解、根據化學反應方程式的化學計算（原子守恒）等。