Question

5．“9•11”事件已過去多年，但其留給人們的傷害還存在．科學家曾警告說，隨著美國世貿大廈的轟然倒下，原來在建筑大廈時用的大量石棉將釋放出來污染環境（石棉有毒，能使人患肺癌）．石棉是一種具有壓伸強度大、柔韌性強、耐熱、耐火焰、耐酸堿腐蝕、價格低廉的硅酸鹽．完成下列問題：
（1）有一種石棉叫礦青石棉，其分子式為Na₂Fe₅Si₈O₂₂（OH）₂，其中鐵的平均化合價為+2.4，鐵的氧化物的物質的量分數為FeO的物質的量分數為75%，Fe₂O₃的物質的量分數為25%（鐵用氧化物的形式表示）．
（2）研究表明，在硅酸鹽中，Al³⁺很容易取代Si⁴⁺，取代后不會引起原硅酸鹽結構大的變化．從立體幾何的知識看，Al³⁺與Si⁴⁺最直接的關系是Al³⁺和Si⁴⁺的半徑相差不大．

Answer 1

分析 （1）鈉元素的化合價為+1價，氧元素化合價為-2價，硅元素化合價為+4價氫元素化合價為+1價，根據化合價規則確定鐵元素的化合價；根據硅酸鹽改寫成氧化物形式時：活潑的金屬氧化物寫在前面，再寫SiO₂，含有氫元素的H₂O最后寫，將礦青石棉改成氧化物形式，據此求算鐵的氧化物的物質的量分數；
（2）在硅酸鹽中，Al³⁺很容易取代Si⁴⁺，取代后不會引起原硅酸鹽結構大的變化，可能兩者微粒半徑相差不大．

解答 解：（1）鈉元素的化合價為+1價，氧元素化合價為-2價，硅元素化合價為+4價氫元素化合價為+1價，根據化合價規則，設鐵的化合價為x，則1×2+5x+4×8-2×22-1×2=0，得x=2.4，確定鐵元素的化合價為+2.4，Na₂Fe₅Si₈O₂₂（OH）₂氧化物的形式：Na₂Fe₅Si₈O₂₂（OH）₂→Na₂O•8SiO₂•H₂O，但還有5個Fe和6個O，聯想常見Fe的氧化物，可寫出Fe₂O₃•3FeO，故其氧化物形式為Na₂O•3FeO•Fe₂O₃•8SiO₂•H₂O，因Fe的氧化物可寫出Fe₂O₃•3FeO，故FeO的物質的量分數為75%，Fe₂O₃的物質的量分數為25%，
故答案為：+2.4；FeO的物質的量分數為75%，Fe₂O₃的物質的量分數為25%；
（2）“硅酸鹽結構”“立體幾何”都啟示我們從Al³⁺和Si⁴⁺的半徑考慮：因Al³⁺和Si⁴⁺的半徑相差不大，故插入后不會引起晶體結構的變化，
故答案為：Al³⁺和Si⁴⁺的半徑相差不大．

點評 本題以社會熱點為背景，依托石棉知識考查了硅酸鹽的有關知識，題目難度中等，側重考查了學生攝取信息、分析問題的能力．