Question

氯化鋁融鹽電解法是以氯化鋁為原料，以堿金屬或堿土金屬氯化物（含少量MgCl₂、KCl、CaCl₂）為電解質(zhì)進(jìn)行電解制取鋁的方法．
（1）氯化鋁融鹽電解法需要先制純氧化鋁．以鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含有少量Fe₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為原料通過以下途徑提純氧化鋁：

①依次寫出X、Y的成分

 

，

 

．
②如圖所示在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行過濾，操作中的兩處錯(cuò)誤分別是

 

；

 

．
（2）制備無水氯化鋁的反應(yīng)為：2Al₂O₃+6Cl₂

△

4AlCl₃+3O₂
③為促進(jìn)該反應(yīng)的進(jìn)行，實(shí)際生產(chǎn)中需加入焦炭，其原理是

 

．
④加入焦炭后的化學(xué)反應(yīng)可表示為Al₂O₃+C+Cl₂

△

AlCl₃+X↑，為確定氣體X是否是混合氣體，某同學(xué)將X依次通過灼熱的氧化銅和澄清的石灰水，再根據(jù)現(xiàn)象判斷．該操作是否正確？（填正確、不正確或無法判斷）

 

，請說明理由

 

．
（3）現(xiàn)在工業(yè)上通常用電解熔融氧化鋁方式制取鋁，理論上生產(chǎn)1噸鋁消耗的氧化鋁的質(zhì)量

 

（填“大于”、“小于”、“等于”）氯化鋁質(zhì)量．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,金屬冶煉的一般原理,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,元素及其化合物

分析：（1）①濾液乙能與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，說明濾液乙中含有鋁離子，所以Y應(yīng)該是鹽酸，則濾液甲中含有AlO₂^-、SiO₃^2-，因此X為NaOH；氧化鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，過量得到氧化鐵；硅酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成硅酸沉淀，過量得到氯化鋁和鹽酸的混合液，加入氨氣即生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁沉淀加熱分解生成氧化鋁和水；
②圖示為過濾操作，根據(jù)正確的過濾操作方法對圖示操作進(jìn)行判斷；
（2）③該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素判斷加入焦炭的目的；
④氧化銅能夠?qū)�CO氧化成二氧化碳，無法判斷原產(chǎn)物中是否含有二氧化碳；
（3）根據(jù)電子守恒判斷獲得相同質(zhì)量的鋁需要氧化鋁和氯化鋁的質(zhì)量大�。�

解答： 解：（1）①濾液乙能與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，則濾液乙中含有鋁離子，所以Y應(yīng)該是鹽酸，則濾液甲中含有AlO₂^-、SiO₃^2-，因此X為NaOH；氧化鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，過量得到氧化鐵；硅酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成硅酸沉淀，過量得到氯化鋁和鹽酸的混合液，加入氨氣即生成氫氧化鋁沉淀，
故答案為：NaOH溶液；稀鹽酸；
②根據(jù)裝置圖可知，該裝置是過濾裝置，過濾過程中，必須使用玻璃棒引流、濾紙邊緣必須高于漏斗邊緣，所以裝置中的主要的錯(cuò)誤為：沒有使用玻璃棒引流、濾紙邊緣高于漏斗邊緣，
故答案為：沒有使用玻璃棒引流；濾紙邊緣高于漏斗邊緣；
（2）③在加熱的條件下，碳與O₂反應(yīng)，生成CO或CO₂，降低了氧氣的濃度，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，
故答案為：碳與O₂反應(yīng)，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行；
④由于在加熱的條件下，CO能和氧化銅反應(yīng)生成CO₂，所以將生成氣體先通過灼熱的CuO粉末，若反應(yīng)產(chǎn)物有CO會(huì)被氧化成生成CO₂，無法確定原產(chǎn)物中是否有CO₂，所以該操作不正確，
故答案為：不正確；將生成氣體先通過灼熱的CuO粉末，若有CO就會(huì)生成CO₂，這樣就無法確定原來是否有CO₂；
（3）根據(jù)原子守恒可知，1mol氧化鋁可以生成2mol氯化鋁，1mol氧化鋁的質(zhì)量是102g，2mol氯化鋁的質(zhì)量是：2mol×133.5g/mol=267g，所以獲得相同量的鋁單質(zhì)，氧化鋁的質(zhì)量小于氯化鋁的質(zhì)量，
故答案為：小于．

點(diǎn)評：本題考查了混合物分離、提純及操作方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，正確理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康募胺磻?yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．