Question

无水AlCl₃可用作有机合成的催化剂，食品膨松剂等。已知AlCl₃、FeCl₃分别在183℃、315℃时升华，无水AlCl₃遇潮湿空气即产生大量白雾。

I.工业上由铝土矿(主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃)和石油焦(主要成分是碳单质)制备无水AlCl₃的流程如下：

（1）焙烧炉中发生反应：①Fe₂O₃(s)+3C(s)2Fe(s) +3CO(g)；

②3CO(g)+Fe₂O₃(s)2Fe(s)+3CO₂(g)

则反应②的平衡常数的表达式为K=_____。

（2）氯化炉中Al₂O₃、Cl₂和C在高温下发生反应的化学方程式为_____；炉气中含有大量CO和少量Cl₂，可用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，其离子方程式为____。

（3）精制无水AlCl₃的合格品中，AlCl₃的质量分数不得低于96%。现称取16.25g精制后的无水AlCl₃样品，溶于过量的NaOH溶液，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，其残留固体质量为0.16g。该样品中AlCl₃的质量分数为_____。

II.实验室可用下列装置制备无水AlCl₃。装置B、C中应盛放的试剂名称分别为_____、_____，F中所盛放试剂的作用是_____。

Answer

K= Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO SO32-+Cl2+2OH-=SO42-+2Cl-+H2O 98% 饱和食盐水 浓硫酸 防止水蒸气进入E装置

【解析】

I．(1)根据反应②的方程式3CO(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g)，由于Fe2O3、Fe的状态都是固体，平衡常数的表达式为K＝c3(CO2)/c3(CO)，故答案为：K=；

(2)观察流程中氯化炉装置的物质进入和出去(看箭头指示)，可以推出反应物是Fe、Al2O3、Cl2和C，生成物是AlCl3、FeCl3和CO，由此可得Al2O3、Cl2和C在高温下发生反应的产物是AlCl3和CO，反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO；Na2SO3溶液除去Cl2的原理是SO32-的还原性强将Cl2还原成Cl-，自身被氧化成SO42-，因SO32-水解溶液呈碱性，离子方程式为SO32-+Cl2+2OH-=SO42-+2Cl-+H2O；

(3)AlCl3样品溶于过量的NaOH溶液后，Al元素全部转化为AlO2-进入溶液，因此过滤后的残留固体质量0.16g是样品中的杂质，AlCl3的质量分数=(16.25g-0.16g)÷16.25g=98%，故答案为：98%；

II．制备无水AlCl3，结合无水AlCl3遇潮湿空气会产生大量白雾的信息，应先制得纯净而干燥的氯气与Al反应，还要防止外界空气中的水蒸气进入装置而使AlCl3水解，由此可得装置B的作用是除去Cl2中混有的HCl，盛放饱和食盐水，装置C的作用是除去Cl2中混有的H2O，盛放浓硫酸，F中所盛放试剂的作用是防止水蒸气进入E装置而使AlCl3水解；故答案为：饱和食盐水；浓硫酸；防止水蒸气进入E装置。