Question

20．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(wú)水氯化鋁的一種工藝流程示意如下：

已知：

物質(zhì)	SiCl4	AlCl3	FeCl3	FeCl2	NaCl
沸點(diǎn)/℃	57.6	180（升華）	300（升華）	1023	801

回答下列問(wèn)題：
（1）高溫反應(yīng)前，常在800℃焙燒鋁土礦，使固體中水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多，其作用是防止后續(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（只要求寫(xiě)出一種）
（2）高溫反應(yīng)后，鋁土礦中的氧化物均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，由Al₂O₃、C和Cl₂反應(yīng)生成AlCl₃的化學(xué)方程式為Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO．
（3）氣體Ⅱ的主要成分除了Cl₂外，還含有CO₂、O₂、SiCl₄．氣體Ⅱ常用過(guò)量冷的NaOH溶液吸收，吸收液中含有的陰離子主要有CO₃^2-、HCO₃^-、Cl^-、ClO^-、SiO₃^2-、OH^-．
（4）工業(yè)上為了降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)過(guò)程中需要控制加入鋁粉的量，“廢渣”的主要成分是NaCl、FeCl₂．
（5）AlCl₃和NaCl的熔融鹽常用于鍍鋁電解池，電鍍時(shí)AlCl₄^-和Al₂Cl₇^-兩種離子在電極上相互轉(zhuǎn)化，其它離子不參與電極反應(yīng)，電鍍時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為4Al₂Cl₇^-+3e^-=7AlCl₄^-+Al．

Answer 1

分析 用鋁土礦制取無(wú)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，該過(guò)程生成CO，后Al、Fe、Si分別和Cl₂反應(yīng)生成對(duì)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(dòng)性強(qiáng)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(lái)，生成鐵和氯化鋁，在300℃，廢渣為Fe，得到成品氯化鋁，據(jù)此答題．

解答 解：（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(qiáng)酸弱堿鹽易水解，固體水分在焙燒的過(guò)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）高溫反應(yīng)后，由Al₂O₃、C和Cl₂反應(yīng)生成AlCl₃和CO的化學(xué)方程式為Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO，
故答案為：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；
（3）根據(jù)上面的分析可知，氣體Ⅱ的主要成分除了Cl₂外，還含有CO₂、O₂、SiCl₄，氣體Ⅱ常用過(guò)量冷的NaOH溶液吸收，二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸根離子或碳酸氫根離子，氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯離子和次氯酸根離子，四氯化硅水解生成硅酸根離子，所以吸收液中含有的陰離子主要有CO₃^2-、HCO₃^-、Cl^-、ClO^-、SiO₃^2-、OH^-，
故答案為：CO₂、O₂、SiCl₄；CO₃^2-、HCO₃^-、Cl^-、ClO^-、SiO₃^2-、OH^-；
（4）工業(yè)上為了降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)過(guò)程中需要控制加入鋁粉的量，可以將氯化鋁的粗品中的氯化鐵還原成氯化亞鐵，這樣可以通過(guò)升華分離出AlCl₃，所以廢渣為NaCl、FeCl₂，
故答案為：NaCl、FeCl₂；
（5）AlCl₃和NaCl的熔融鹽常用于鍍鋁電解池，電鍍時(shí)AlCl₄^-和Al₂Cl₇^-兩種離子在電極上相互轉(zhuǎn)化，其它離子不參與電極反應(yīng)，則電鍍時(shí)陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)的電極反應(yīng)式為4Al₂Cl₇^-+3e^-=7AlCl₄^-+Al，
故答案為：4Al₂Cl₇^-+3e^-=7AlCl₄^-+Al．

點(diǎn)評(píng) 本題考查工業(yè)上用鋁土礦鹽制取無(wú)水氯化鋁工藝，涉及硅、鐵、鋁及其化合物的性質(zhì)，注意鹽的水解、生產(chǎn)流程反應(yīng)條件的控制、電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)等，題目難度中等．