Question

我國鉀長石（KAlSi₃O₈）的資源比較豐富．一定溫度范圍內用氯化鈉熔浸鉀長石（主要成份為KAlSi₃O₈）可制得氯化鉀，主要反應是：NaCl（l）+KAlSi₃O₈（s）?KCl（l）+NaAlSi₃O₈（s）．
（1）上述反應涉及的第三周期元素中，離子半徑最小的是

 

（用元素符號表示）．Cl原子與Si原子可以形成的五核分子，其化學鍵鍵長和鍵角都相等，則該物質為

 

分子（填“極性”或“非極性”），該分子的電子式為

 

．
（2）不能用于比較Na與Al金屬性相對強弱的事實是

 

．
A．最高價氧化物對應水化物的堿性         B．Na和Al的熔點高低
C．單質與H₂O反應的難易程度             D．比較同濃度NaCl和AlCl₃的pH值
（3）上述元素的最高價氧化物對應水化物中，有一種既能與強酸又能與強堿反應，其原因在于：

 

（用電離方程式表示）．
（4）鉀長石和燒堿在熔融狀態下反應可得到兩種正鹽，向所得的正鹽中加入過量稀鹽酸，發生反應的離子方程式分別是：

 

、

 

．
（5）制取粗硅的過程中，SiO是反應中間產物，隔絕空氣時SiO和NaOH溶液反應（產物之一是硅酸鈉）的化學方程式

 

．
（6）為研究上述反應中鉀元素的熔出率（液體中鉀元素的質量占全部鉀元素質量的百分率）與溫度的關系，進行實驗（氯化鈉與鉀長石投料的質量比為2：1），獲得如下數據：

時間（h） 鉀元素 溫度  熔出率	1.5	2.5	3.0	3.5	4.0
830℃	0.481	0.575	0.626	0.669	0.685
890℃	0.579	0.691	0.694	0.699	0.699
950℃	0.669	0.714	0.714	0.714	0.714

①分析數據可以得出，該制備氯化鉀的反應是

 

（填“放熱”或“吸熱”）反應．
②計算890℃時，氯化鈉的平衡轉化率

 

（式量：KAlSi₃O₈-278  NaAlSi₃O₈-262，保留3位小數）．

Answer 1

考點：元素周期表的結構及其應用,化學方程式的有關計算,元素周期律的作用,含硅礦物及材料的應用

專題：計算題,元素周期律與元素周期表專題

分析：（1）涉及短周期元素有Na、Al、Si、Cl，離子半徑最小的為Al，分子結構對稱時為非極性分子；
（2）比較金屬性強弱，可根據對應的最高價氧化物的水化物的堿性、金屬與酸、水反應的劇烈程度等角度進行判斷；
（3）能與強酸又能與強堿反應為氫氧化鋁，為兩性氫氧化物；
（4）鉀長石和燒堿在熔融狀態下反應可得到兩種正鹽，為偏鋁酸鹽和硅酸鹽；
（5）SiO和NaOH溶液反應生成硅酸鈉和氫氣；
（6）①由表中數據可知，溫度越高鉀元素的熔出率，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動；
②根據鉀長石和氯化鈉的質量、鉀的熔出率及鉀長石和氯化鈉之間的關系式計算氯化鈉的轉化率．

解答： 解：（1）涉及短周期元素有Na、Al、Si、Cl，陰離子有3個電子層，陽離子有2個電子層，原子序數大的離子半徑小，則離子半徑最小的為Al，Cl原子與Si原子可以形成的五核分子，其化學鍵長和鍵角都相等，分子為正四面體結構，為非極性分子，其電子式為，
故答案為：Al；非極性；；
（2）比較金屬性強弱，可根據對應的最高價氧化物的水化物的堿性、金屬與酸、水反應的劇烈程度等角度，而熔點與金屬性無關，不能用于比較金屬性強弱，
故答案為：B；
（3）能與強酸又能與強堿反應為氫氧化鋁，為兩性氫氧化物，可發生酸式電離和堿式電離，為H⁺+AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，
故答案為：H⁺+AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；
（4）鉀長石和燒堿在熔融狀態下反應可得到兩種正鹽，為偏鋁酸鹽和硅酸鹽，均與鹽酸反應，離子反應分別為4H⁺+AlO₂^-=Al³⁺+2H₂O、2H⁺+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓，
故答案為：4H⁺+AlO₂^-=Al³⁺+2H₂O；2H⁺+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓；
（5）SiO和NaOH溶液反應生成硅酸鈉和氫氣，該反應為SiO+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂↑，故答案為：SiO+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂↑；
（6））①由表中數據可知，溫度越高鉀元素的熔出率，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，則正反應為吸熱反應，故答案為：吸熱；
②890℃時，當浸出率為3.5時，該反應達到平衡狀態，氯化鈉與鉀長石投料的質量比為2：1，設鉀長石的質量為278g，其物質的量為1mol，則氯化鈉的質量為556g，當平衡時，鉀元素的熔出率為0.669，則鉀長石反應的物質的量為0.669mol，
根據NaCl（l）----KAlSi₃O₈知，氯化鈉反應的物質的量也是0.669mol，其轉化率為

0.699mol×58.5g/mol

556g

=0.074（或7.4%），故答案為：0.074（或7.4%）．

點評：本題考查較為綜合，涉及元素周期律、離子濃度大小比較，鹽水水解的應用等知識，為高頻考點，題目設置貼近高考，難度適中，注意相關基礎知識的積累，（6）中計算為解答的難點．