Question

3．無(wú)水AlCl₃可用作有機(jī)合成的催化劑、食品膨松劑等．工業(yè)上可由鋁土礦（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃）和焦炭制備，流程如下：

已知：AlCl₃、FeCl₃分別在183℃、315℃時(shí)升華
（1）Cl₂的電子式．
（2）氯化爐中Al₂O₃、Cl₂和焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；爐氣中殘余
的少量Cl₂，可用NaOH溶液吸收，其離子方程式為Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（3）700℃時(shí)，升華器中物質(zhì)經(jīng)充分反應(yīng)后需降溫實(shí)現(xiàn)FeCl₃和AlCl₃的分離．請(qǐng)選擇合適的溫度范圍b．
a．低于183℃b．介于183℃和315℃之間   c．高于315℃
（4）樣品（含少量FeCl₃）中AlCl₃含量可通過(guò)下列操作測(cè)得（部分物質(zhì)略去）．

計(jì)算該樣品中AlCl₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{267n}{102m}×$100%（結(jié)果用m、n表示，不必化簡(jiǎn)）．

Answer 1

分析 鋁土和焦炭礦焙燒爐中加熱，F(xiàn)e₂O₃被還原得到Fe，所以反應(yīng)后得到Al₂O₃和Fe，加入Cl₂、焦炭在氯化爐中反應(yīng)，F(xiàn)e、Al₂O₃、C1₂和C反應(yīng)會(huì)生成A1C1₃、FeC1₃、CO，排出廢氣CO和Cl₂，加入Al粉除去FeC1₃、Fe，最后得到A1C1₃，冷凝得到A1C1₃固體，
（1）Cl₂分子中兩個(gè)Cl原子之間共用一對(duì)電子；
（2）氯化爐中Al₂O₃、Cl₂和焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成氯化鋁和CO；爐氣中殘余
的少量Cl₂，可用NaOH溶液吸收，氯氣和NaOH反應(yīng)生成NaCl、NaClO和水；
（3）700℃時(shí)，升華器中物質(zhì)經(jīng)充分反應(yīng)后需降溫實(shí)現(xiàn)FeCl₃和AlCl₃的分離，溫度范圍應(yīng)該介于183℃和315℃之間；
（4）根據(jù)Al原子守恒得關(guān)系式AlCl₃～NaAlO₂～Al（OH）₃～$\frac{1}{2}$Al₂O₃，根據(jù)氯化鋁和氧化鋁之間的關(guān)系式計(jì)算氯化鋁質(zhì)量，從而計(jì)算氯化鋁在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：鋁土和焦炭礦焙燒爐中加熱，F(xiàn)e₂O₃被還原得到Fe，所以反應(yīng)后得到Al₂O₃和Fe，加入Cl₂、焦炭在氯化爐中反應(yīng)，F(xiàn)e、Al₂O₃、C1₂和C反應(yīng)會(huì)生成A1C1₃、FeC1₃、CO，排出廢氣CO和Cl₂，加入Al粉除去FeC1₃、Fe，最后得到A1C1₃，冷凝得到A1C1₃固體，
（1）Cl₂分子中兩個(gè)Cl原子之間共用一對(duì)電子，氯氣分子電子式為，故答案為：；
（2）氯化爐中Al₂O₃、Cl₂和焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成氯化鋁和CO，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；爐氣中殘余的少量Cl₂，可用NaOH溶液吸收，氯氣和NaOH反應(yīng)生成NaCl、NaClO和水，離子方程式為Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案為：Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（3）700℃時(shí)，升華器中物質(zhì)經(jīng)充分反應(yīng)后需降溫實(shí)現(xiàn)FeCl₃和AlCl₃的分離，溫度范圍應(yīng)該介于183℃和315℃之間，故選b；
（4）根據(jù)Al原子守恒得關(guān)系式AlCl₃～NaAlO₂～Al（OH）₃～$\frac{1}{2}$Al₂O₃，根據(jù)氯化鋁和氧化鋁之間的關(guān)系式得m（AlCl₃）=$\frac{\frac{ng}{102g/mol}}{\frac{1}{2}}×1×133.5g/mol$=$\frac{267n}{102}$g，氯化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{267n}{102}g}{m}×100%$=$\frac{267n}{102m}×$100%，
故答案為：$\frac{267n}{102m}×$100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)的量計(jì)算、基本操作、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)分離和提純等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理、基本計(jì)算、物質(zhì)分離和提純等知識(shí)點(diǎn)即可解答，難點(diǎn)是（4）題計(jì)算，要明確物質(zhì)之間關(guān)系，題目難度不大．