Question

“9·11”事件已过去多年，但其留给人们的伤害还存在。科学家曾警告说，随着美国世贸大厦的轰然倒下，原来在建筑大厦时用的大量石棉将释放出来污染环境（石棉有毒，能使人患肺癌）。石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸碱腐蚀、价格低廉的硅酸盐。完成下列问题：

（1）有一种石棉叫矿青石棉，其分子式为Na₂Fe₅Si₈O₂₂(OH)₂，其中铁的平均化合价为_______________，铁的氧化物的物质的量分数为____________（铁用氧化物的形式表示）。

（2）研究表明，在硅酸盐中，Al³⁺很容易取代Si⁴⁺，取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。从立体几何的知识看，Al³⁺与Si⁴⁺最直接的关系是__________________________________。

Answer 1

（1）+2，4价  FeO的物质的量分数为75%，Fe₂O₃的物质的量分数为25%

（2）Al³⁺和Si⁴⁺的半径相差不大

解析:

本题以社会热点为背景，依托石棉知识，考查学生摄取信息、分析问题的能力。

（1）先写出Na₂Fe₅Si₈O₂₂(OH)₂氧化物的形式：Na₂Fe₅Si₈O₂₂(OH)₂→Na₂O·8SiO₂·H₂O，但还有5个Fe和6个O，联想常见Fe的氧化物，可写出Fe₂O₃·3FeO，故其氧化物形式为Na₂O·3FeO·Fe₂O₃·8SiO₂·H₂O。根据化合价之和为0原则，铁的平均化合价为=+2.4，故FeO的物质的量分数为75%，Fe₂O₃的物质的量分数为25%。

（2）“硅酸盐结构”“立体几何”都启示我们从Al³⁺和Si⁴⁺的半径考虑：因Al³⁺和Si⁴⁺的半径相差不大，故插入后不会引起晶体结构的变化。