Question

【題目】無水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。

（1）氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體，其反應(yīng)的離子方程式為___________。

（2）工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al2O3，含有Fe2O3 、SiO2等雜質(zhì)）制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下：

已知：

①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多，其作用是_____（只要求寫出一種）。

②步驟Ⅱ中若不通入氯氣和氧氣，則反應(yīng)生成相對原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是_____。

③步驟Ⅲ的尾氣經(jīng)冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，其化學(xué)式分別為_________________________。

④結(jié)合流程及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是_________。

Answer 1

【答案】Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ 防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率 Fe或鐵 NaCl、NaClO、Na2CO3 除去FeCl3，提高AlCl3純度

【解析】

（1）膠體具有吸附性，氯化鋁能凈水是因為：氯化鋁為強酸弱堿鹽，鋁離子能水解生成氫氧化鋁膠體，據(jù)此書寫水解方程式；

（2）用鋁土礦制取無水氯化鋁工藝流程：鋁土礦粉和焦炭在300℃焙燒，固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多，固體混合物和氯氣、氧氣在950℃加熱，Al2O3、Fe2O3和SiO2先被焦炭還原為Al、Fe、Si，生成CO，后Al、Fe、Si分別和Cl2反應(yīng)生成對應(yīng)的氯化物，即SiCl4、AlCl3、FeCl3，CO和O2反應(yīng)生成CO2，后冷卻到100℃，尾氣為CO2、多余的Cl2，O2，SiCl4，以及AlCl3和FeCl3變成固體，得到氯化鋁的粗品，加入氯化鈉熔融，鋁的金屬活動性強于鐵，加鋁粉，可以將氯化鋁的粗品中的氯化鐵中的鐵置換出來，生成鐵和氯化鋁，在300℃，廢渣為Fe，得到成品氯化鋁。

（1）氯化鋁是強酸弱堿鹽，在溶液中鋁離子發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鋁膠體，膠體具有吸附性，所以能凈水，其反應(yīng)的離子方程式為：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，故答案為：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；

（2）①步驟1中鋁土礦粉和焦炭在300℃焙燒，因后續(xù)步驟反應(yīng)生成氯化鋁等強酸弱堿鹽易水解，固體水分在焙燒的過程中揮發(fā)，防止后續(xù)步驟生成的鹽水解、氣孔數(shù)目增多增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，故答案為：防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；

②根據(jù)物質(zhì)中含有的元素組成可知：若步驟Ⅱ中不通入氯氣和氧氣，Fe2O3與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則反應(yīng)生成相對原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是鐵，故答案為：Fe或鐵；

③④步驟Ⅲ經(jīng)冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，Cl2和NaOH溶液反應(yīng)生成NaCl、NaClO和H2O，CO2和NaOH溶液反應(yīng)生成Na2CO3和H2O，所以生成的鹽的化學(xué)式為NaCl、NaClO和Na2CO3，故答案為：NaCl、NaClO、Na2CO3；

④步驟Ⅲ得到氯化鋁的粗品，加入氯化鈉熔融能降低FeCl3的熔點，鋁的金屬活動性強于鐵，加鋁粉，可以將氯化鋁的粗品中的氯化鐵中的鐵置換出來，生成鐵和氯化鋁，因AlCl3在180℃升華，在300℃，廢渣為Fe，冷卻得到成品氯化鋁，故答案為：除去FeCl3，提高AlCl3純度。