Question

工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，含有Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：

已知：

物质	SiCl4	AlCl3	FeCl3	FeCl2	NaCl
沸点/℃	57.6	180（升华）	300（升华）	1023	801

回答下列问题：

（1）高温反应前，常在800℃焙烧铝土矿，使固体中水分挥发、气孔数目增多，其作用是    ___（只要求写出一种）。

（2）高温反应后，铝土矿中的氧化物均转变为相应的氯化物，由Al₂O₃、C和Cl₂反应生成AlCl₃的化学方程式为        。

（3）气体II的主要成分除了Cl₂外，还含有        。气体II常用过量冷的NaOH溶液吸收，吸收液中含有的阴离子主要有        。

（4）工业上为了降低生产成本，生产过程中需要控制加入铝粉的量，“废渣”的主要成分是        。

（5）AlCl₃和NaCl的熔融盐常用于镀铝电解池，电镀时AlCl－4和Al₂Cl－7两种离子在电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，电镀时阴极的电极反应式为        。

Answer

（1）增大固体表面积，加快反应速率（或除去水，高温下生成的AlCl3水解）

（2）Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO

（3）CO、SiCl4；Cl－、ClO－、SiO32－、OH－

（4）FeCl2、NaCl

（5）4Al2Cl7－+3e－=Al+7AlCl4－

【解析】

试题分析：根据题给化学工艺流程分析，铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）在950℃下，与足量焦炭、Cl2和O2反应生成气体Ⅰ：AlCl3、 FeCl3 、SiCl4和CO；将气体Ⅰ在100℃下冷凝，结合题给物质的沸点数据知气体Ⅱ的成分为Cl2、SiCl4和CO，固体为氯化铝和氯化铁的混合物；为防止氯化铝和氯化铁的升华，向固体中加入氯化钠，熔化的氯化铁、氯化铝和氯化钠的液态混合物；为防止氯化铁的升华，向液态混合物中加入适量铝粉，氯化铁转化为氯化亚铁，冷却，然后在300℃下升华得氯化铝成品，废渣为氯化钠和氯化亚铁。据此作答。

（1）高温反应前，在800℃焙烧铝土矿，使固体中水分挥发、气孔数目增多，其作用是增大固体表面积，加快反应速率（或除去水，防止高温下生成的AlCl3水解）。

（2）高温下，由Al2O3、C（足量）和Cl2反应生成AlCl3和CO，化学方程式为

Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO。

（3）气体II的主要成分除了Cl2外，还含有CO、SiCl4。气体II常用过量冷的NaOH溶液吸收，发生的反应为：Cl2+2NaOH ==NaCl+NaClO+H2O、SiCl4+6NaOH ==Na2SiO3+NaCl+3H2O，吸收液中含有的阴离子主要有Cl－、ClO－、SiO32－、OH－。

（4）液体混合物中加入适量铝粉，发生反应：Al+3FeCl3==AlCl3+3FeCl2，“废渣”的主要成分是FeCl2、NaCl。

（5）AlCl3和NaCl的熔融盐常用于镀铝电解池，电镀时阴极发生还原反应生成铝单质，电极反应式为4Al2Cl7－+3e－=Al+7AlCl4－。

考点：考查化学工艺流程分析，物质的分离提纯，化学方程式、电极反应式的书写等。