Question

Ⅰ．工业上用铝土矿(主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)提取氧化铝做冶炼铝的原料，提取的操作流程如下：

请回答下列问题：

(1)操作①的名称：____________；

(2) 沉淀②的化学式：____________；

(3)写出沉淀①与NaOH溶液反应的化学方程式：__________；

(4)写出滤液②里通入过量CO₂后生成沉淀的离子方程式： ______，能否将滤液②中通入过量CO₂换成加入过量盐酸？ ____ (填 能 或 不能)，其理由是_______(用化学方程式表示)。

Ⅱ．无水AlCl₃易升华，可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿为原料制备无水AlCl₃的工艺流程如下：

(1)铝在空气中有较强的抗腐蚀性，原因是___________________________。

(2)氯化炉中Al₂O₃、Cl₂和C反应的化学方程式为___________________________。

(3)为测定制得的无水AlCl₃产品(含杂质FeCl₃)的纯度，称取16g无水AlCl₃样品溶于过量的NaOH溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32g。

①写出上述除杂过程中涉及的离子方程式______________、_______________。

②产品中AlCl₃的质量分数为___________。(保留两位有效数字)

Answer

过滤 Fe(OH)3 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+ 不能 Al(OH)3 +3HCl= AlCl3 +3H2O 铝在空气中会形成一层致密的氧化膜，阻止其进一步氧化 Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ Al3++4OH= +2H2O 96%

【解析】

Ⅰ．由流程可知，加盐酸，只有SiO2不反应，氧化铝、氧化铁均与盐酸反应，操作①为过滤，沉淀①为SiO2；滤液①中加过量NaOH，铝离子转化为偏铝酸钠，铁离子转化沉淀，过滤后，沉淀②为Fe(OH)3，滤液②含NaOH、偏铝酸钠，与二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠，最后氢氧化铝分解生成氧化铝，以此来解答；

Ⅱ．根据工艺流程可知氯化炉的产物，经冷却、升华可制备无水AlCl3，说明氯化炉的产物中含有A1C13，冷凝器尾气含有CO，所以Al2O3、C12和C反应，生成A1C13和CO，A1C13为共价化合物，升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，FeCl3熔点、沸点较高，升华制备无水AlCl3，加入少量Al目的是除去FeCl3。

Ⅰ．(1)由上述分析可知，操作①的名称：过滤；

(2) 由上述分析可知， 沉淀②的化学式为Fe(OH)3；

(3)沉淀①与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；

(4) 滤液②含NaOH、偏铝酸钠，通入过量CO2气体，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，则生成沉淀的离子方程式为+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+；Al(OH)3是两性氢氧化物，能溶于强酸和强碱溶液，则滤液②若加入过量盐酸，则无Al(OH)3沉淀生成，发生反应的化学方程式为Al(OH)3 +3HCl= AlCl3 +3H2O，故不能用过量盐酸代替过量CO2气体；

Ⅱ．(1) 铝在空气中会形成一层致密的氧化膜，阻止其进一步氧化，说明铝在空气中有较强的抗腐蚀能力；

(2) 根据工艺流程可知氯化炉的产物，经冷却、升华可制备无水AlCl3，说明氯化炉的产物中含有A1C13，冷凝器尾气含有CO，所以Al2O3、C12和C反应，生成A1C13和CO，反应方程式为Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO；

(3) ①除杂过程中铁离子与氢氧根离子结合成氢氧化铁沉淀，铝离子与氢氧根离子结合成偏铝酸根和水，发生反应的离子方程式为Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；

②0.32g固体成分为Fe2O3，其物质的量为=0.002mol，根据原子守恒，可知含杂质FeCl3的物质的量为0.005mol，则产品中AlCl3的质量分数为≈96%。