Question

工业上利用废铝屑（含Al、Al₂O₃、Fe及Fe的氧化物）制取纯净的无水氯化铝，主要过程如下：

（1）检验氯化铝溶液中是否含有微量的Fe³⁺，可用的试剂为__________。

（2）操作II的步骤为__________、结晶、过滤、洗涤。

（3）煅烧过程的化学反应方程式为____________________。

（4）在强热条件下，Al₂O₃转化为AlCl₃的反应如下：

Al₂O₃(s)+3Cl₂(g)+3C(s)=2AlCl₃(g)+3CO(g)  △H＞0

Al₂O₃(s)+3Cl₂(g)+ C(s)=2AlCl₃(g)+ CO₂ (g) △H＜0

工业上在通氯气的同时鼓入适量的氧气，其目的是：

①除去多余的碳粉；    ②_________。

（5）利用下列试剂设计由废铝制备氧化铝溶液的“一系列操作I”的实验方案：________。

实验中可供选择的试剂:6mol·L^-1HCl溶液、3 mol·L^-1H₂SO₄溶液、6mol·L^-1NaOH溶液、氨水、H₂O、CO₂。

（6）AlCl₃的熔点为190℃，沸点为183℃。1973年美国Alcoa公司研究出一种新的氯化铝电解制铝法。将AlCl₃和NaCl、KCl、LiCl混溶电解冶炼铝，其中NaCl、KCl、LiC的作用是________。

Answer

KSCN溶液（或苯酚溶液） 蒸发浓缩 2[AlCl3·6H2O]Al2O3+6HCl↑+9H2O↑ 减少尾气中的CO含量或利用C、CO与O2反应放出热量维持反应所需的温度。 将废铝屑溶于适量的6mol·L-1NaOH溶液，充分搅拌，过滤，向滤液中通入足量的CO2，充分反应后过滤，洗涤固体。将所得固体溶于适量的6mol·L-1盐酸[或：将废铝屑溶于适量的6mol·L-1盐酸（或3mol·L-1H2SO4）溶液，充分搅拌，向所得溶液中加入足量的6mol·L-1 NaOH溶液，充分搅拌后过滤，向滤液中通入足量的CO2，充分反应后过滤，洗涤固体将所得固体溶于适量的6mol·L-1盐酸]。 增强熔融的导电性。

【解析】考查化学工艺流程，涉及化学反应原理、离子检验等知识，（1）检验Fe3＋一般用KSCN溶液，如果溶液显红色，说明溶液含有Fe3＋；（2）因为是从溶液中得到带有结晶水的物质，因此操作II是蒸发浓缩、结晶、过滤、洗涤；（3）煅烧过程中得到氧化铝，因此反应方程式为：2[AlCl3·6H2O] Al2O3＋6HCl↑＋9H2O；（4）根据反应，产物中有CO，CO有毒，污染空气，因此通入适量的氧气可以减少尾气中的CO含量，第二个反应是吸热反应，C、CO与氧气反应是放热反应，维持反应所需的温度；（5）Al和Al2O3可以与NaOH反应，生成NaAlO2，而铁和铁的氧化物不与NaOH反应，因此有：将废铝屑溶于适量的6mol·L-1NaOH溶液，充分搅拌，过滤，向滤液中通入足量的CO2，充分反应后过滤，洗涤固体。将所得固体溶于适量的6mol·L-1盐酸；也可以先加入盐酸，利用氢氧化铝表现两性，向与盐酸反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，过滤，向滤液中通入足量的CO2，得到氢氧化铝沉淀，加盐酸溶解，具体操作是：将废铝屑溶于适量的6mol·L-1盐酸（或3mol·L-1H2SO4）溶液，充分搅拌，向所得溶液中加入足量的6mol·L-1 NaOH溶液，充分搅拌后过滤，向滤液中通入足量的CO2，充分反应后过滤，洗涤固体将所得固体溶于适量的6mol·L-1盐酸；（6）因为AlCl3属于分子晶体，熔融状态下不导电，因此为了增强导电能力，需要加入NaCl、KCl、LiCl。

点睛：本题易错点是（2），学生容易答成蒸发，如果得到固体是带有结晶水或不稳定的物质，一般采用蒸发浓缩、冷却结晶，如本题得到六水合氯化铝，因为带有结晶水，因此采用蒸发浓缩的方法。