无水*化铝在生产、生活中应用广泛。(1)*化铝水溶液呈
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无水*化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)*化铝水溶液呈_____*,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*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*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___________________。
【回答】
* 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
【分析】
(1)AlCl3属于强*弱碱盐,Al3+水解溶液呈**,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。
【详解】
(1)AlCl3为强*弱碱盐,Al3+会水解使得溶液呈**,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*,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*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,*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*盐分别为NaCl、NaClO、Na2CO3;
⑤步骤Ⅱ中生成了FeCl3,根据表中的数据,在*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。
知识点:*气
题型:工业流程题
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