Question

5．金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的作用，利用铝热反应完成钢轨的焊接非常方便迅速．完成下列填空：
（1）在特制漏斗中将铝热剂混合均匀后，引发铝热反应的操作是：铺上一层KClO₃粉末，点燃插入的镁条．
（2）硅与铝同周期．地壳里硅铝的含量硅＞铝（填＞，＜或=）．工业上制备金属铝的化学方程式是：Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，工业上制备硅的化学方程式有：
a．SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{电炉}$Si（粗）+2CO      b．SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{电炉}$SiC+2CO（副反应），
c．Si（粗）+2C1₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiCl₄        d．SiC1₄+2H₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Si+4HC1，某同学将氧化还原反应、非氧化还原反应及四大基本反应绘制成图，其中属于图“2“区域的反应是b （填序号）．
（3）SiO₂是硅酸盐玻璃（Na₂CaSi₆O₁₄）主要成分，Na₂CaSi₆O₁₄也可写成Na₂O•CaO•6SiO₂，钠长石（NaAlSi₃O₈）的氧化物形式Na₂O•Al₂O₃•6SiO₂，长石是铝硅酸盐，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同．由此可推知钙长石的化学式为CaAl₂Si₂O₈．
（4）某铝合金由Al、Si、Cu、Mg组成．①称取100g该铝合金样品，分成等质量的A、B两份．向A份加入足量NaOH溶液，B份加入足量的稀盐酸．②待两份反应物都充分反应之后，称得滤渣质量相差1.60g，收集得到的两份气体的体积相差2240mL（标准状况下）．则样品中Si和Mg的物质的量分别是n（Si）0.4mol和n（Mg）0.6mol．

Answer 1

分析 （1）可加入氯酸钾作助燃剂，点燃镁时反应放出大量的热，镁为引燃剂；
（2）地壳中含量排在前五位的元素分别是：O、Si、Al、Fe、Ca；工业上制备金属铝为电解氧化铝，硅酸盐由盐的书写改写为氧化物的形式即改写的一般方法归纳为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、水（xMO•nSiO₂•mH₂O）；根据不同类长石其氧原子的物质的量分数相同，结合化合价代数和是0可写出钙长石的化学式；反应符合“多变一”的特征，属于化合反应；符合“一变多”特征的反应，属于分解反应；一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应；两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物的反应，属于复分解反应；有电子的转移的化学反应是氧化还原反应．其特征是有元素化合价变化；
（3）A份中Al、Si与氢氧化钠溶液反应，B份中Al、Mg与盐酸反应，A份和B份中Al反应放出的气体相等，因此两份气体差和质量差均来源于Mg和Si的反应．

解答 解：（1）氧化铁和铝在高温下发生铝热反应生成氧化铝和铁，反应的化学方程式为Fe₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，为使反应顺利进行，可加入氯酸钾，为助燃剂，点燃镁时反应放出大量的热，镁为引燃剂，所以引发铝热反应的实验操作是加少量KClO₃，插上镁条并将其点燃，
故答案为：铺上一层KClO₃粉末，点燃插入的镁条；
（2）地壳中含量排在前五位的元素分别是：O、Si、Al、Fe、Ca，地壳里硅铝的含量硅大于铝；工业上制备金属铝为电解氧化铝，化学方程式为：Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，硅酸盐由盐的书写改写为氧化物的形式即改写的一般方法归纳为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、水（xMO•nSiO₂•mH₂O），钠长石（NaAlSi₃O₈）的碱性氧化物Na₂O、两性氧化物Al₂O₃、酸性氧化物SiO₂，因此钠长石的氧化物形式为：Na₂O•Al₂O₃•6SiO₂；结合钠长石的化学式可知钙长石就是将钠长石的中钠更换为钙，以及化合物中化合价代数和等于0可得钙长石，其氧化物形式为：CaO•Al₂O₃•2SiO₂，化学式为CaAl₂Si₂O₈，a．SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{电炉}$Si（粗）+2CO属于置换反应，属于氧化还原反应，b．SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{电炉}$SiC+2CO（副反应），
属于氧化还原反应，c．Si（粗）+2C1₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiCl₄ 属于化合反应，属于氧化还原反应，d．SiC1₄+2H₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Si+4HC1，属于置换反应，属于氧化还原反应，图“1“区域的反应是复分解反应，属于图“2“区域的反应属于氧化还原反应，图“5、6”““7、8”区域的反应属于化合反应、氧化还原反应，分解反应、氧化还原反应，所以属于图“2“区域的反应是b，
故答案为：＞；Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；Na₂O•Al₂O₃•6SiO₂；CaAl₂Si₂O₈；b；
（3）A份中Al、Si与氢氧化钠溶液反应，B份中Al、Mg与盐酸反应，A份和B份中Al反应放出的气体相等，因此两份气体差和质量差均来源于Mg、Si，Si、Mg与生成氢气的物质的量关系为：Si～2H₂、Mg～H₂，标准状况下2240mL气体的物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
设A份中含有的Si的物质的量为xmol，B份中含有Mg的物质的量为ymol，
由质量差可得：①24y-28x=1.6
由气体相差0.1mol可得：②2x-y=0.1，
联立求得：x=0.2，y=0.3，则样品中Si和Mg的物质的量分别0.4mol、0.6mol，
故答案为：0.4mol；0.6mol．

点评 本题考查了铝热反应实验、反应类型、硅酸盐的表示方法、有关混合物的计算，题目综合性强，难度中等，熟悉物质的性质是解答本题的关键，有利于培养学生的逻辑思维能力，有助于提升学生的学科素养．