Question

无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。

（1）氯化铝水溶液呈_____性，原因是（用离子方程式表示）________；把AlCl₃溶液蒸干，灼烧，最后得到的主要固体产物是_______。

（2）工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，含有Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：

已知：

物质	SiCl4	AlCl3	FeCl3	FeCl2
沸点/℃	57.6	180（升华）	300（升华）	1023

①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是___________（只要求写出一种）。

②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是_____。

③ 已知：

Al₂O₃(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)  ΔH₁=+1344.1kJ ·mol^-1

2AlCl₃(g)=2Al(s)+3Cl₂(g)      ΔH₂=+1169.2kJ ·mol^-1

由Al₂O₃、C和Cl₂反应生成AlCl₃的热化学方程式为______________。

④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为_______、  _______ 、 _________。

⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是___________________。

Answer

酸 Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋ Al2O3 防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率 Fe或铁 Al2O3(s)＋3C(s)＋2Cl2(g)=2AlCl3(g)＋3CO(g) △H=＋174.9kJ·mol－1 NaCl NaClO Na2CO3 除去FeCl3，提高AlCl3纯度

【解析】

（1）AlCl3属于强酸弱碱盐，Al3+水解溶液呈酸性，用外界条件对水解平衡的影响解释AlCl3溶液蒸干、灼烧后得到的固体。

（2）铝土矿粉和焦炭焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多。固体混合物和Cl2、O2在950℃反应生成FeCl3、AlCl3、SiCl4和CO2，根据题给各物质的沸点，气体混合物冷却到100℃，得到的粗品中含AlCl3和FeCl3，尾气中含Cl2、O2、CO2、SiCl4等，步骤V中加入Al粉除去FeCl3。

(1)AlCl3为强酸弱碱盐，Al3＋会水解使得溶液呈酸性，水解离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋。将AlCl3溶液蒸干，由于HCl具有挥发性，从溶液中逸出，促进Al3＋的水解，最终Al3+完全水解生成Al(OH)3，经过蒸干、灼烧，Al(OH)3分解生成Al2O3。

(2) ①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、物质中没有水，可以防止后续步骤生成的AlCl3水解。气孔数目增多，使得物质表面积增大，加快化学反应速率；

②步骤II如果不通入氯气和氧气，铝土矿粉中的Al2O3、Fe2O3、SiO2会与C发生置换反应，得到Al、Fe、Si，相对原子质量比硅大的单质是Fe。

③将两个反应编号为反应①、反应②，应用盖斯定律，将反应①－反应②，可以得到所需方程式Al2O3(s)+3C(s) +3Cl2(g)= 2AlCl3(g)+3CO(g)△H= +1344.1kJ ·mol-1-（+1169.2kJ ·mol-1）=＋174.9kJ·mol－1。则热化学方程式为Al2O3(s)＋3C(s)＋2Cl2(g)=2AlCl3(g)＋3CO(g) △H=＋174.9kJ·mol－1；

④尾气中含Cl2、O2、CO2、SiCl4等，冷却至室温后的气体中含Cl2、O2、CO2，气体用足量NaOH冷溶液吸收，氯气与足量的NaOH冷溶液的反应为：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，CO2与足量的NaOH冷溶液的反应为：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。所以3种钠盐分别为NaCl、NaClO、Na2CO3；

⑤步骤Ⅱ中生成了FeCl3，根据表中的数据，在氯化铝的粗品中含有FeCl3杂质，加入Al可以与FeCl3反应置换出铁，生成AlCl3，提高AlCl3的纯度。