Question

20．一定温度范围内用氯化钠熔浸钾长石（主要成份为KAlSi₃O₈）可制得氯化钾，主要反应是：NaCl（l）+KAlSi₃O₈（s）?KCl（l）+NaAlSi₃O₈（s）
完成下列填空：
（1）上述反应涉及的第三周期元素中，离子半径最小的是Al³⁺；Cl原子与Si原子可构成有5个原子核的分子，其分子的空间构型为正四面体．
（2）用最详尽描述核外电子运动状态的方式，表示氧离子核外电子的运动状态．
（3）Na和O₂反应形成Na₂O和Na₂O₂的混合物，阴阳离子的个数比为1：2；NaAlSi₃O₈改写成氧化物形式是Na₂O•Al₂O₃•6SiO₂．
（4）某兴趣小组为研究上述反应中钾元素的熔出率（液体中钾元素的质量占样品质量分数）与温度的关系，进行实验（保持其它条件不变），获得如下数据：

时间/h 熔出率 温度	1.5	2.5	3.0	3.5	4.0
800℃	0.054	0.091	0.127	0.149	0.165
830℃	0.481	0.575	0.626	0.669	0.685
860℃	0.515	0.624	0.671	0.690	0.689
950℃	0.669	0.711	0.713	0.714	0.714

分析数据可以得出，氯化钠熔浸钾长石是吸热反应（填“放热”或“吸热”）；在950℃时，欲提高熔出钾的速率可以采取的一种措施是充分搅拌，将钾长石粉碎成更小的颗粒．
（5）Na（l）+KCl（l）?NaCl（l）+K（g）是工业上冶炼金属钾常用的方法，该方法可行的原因是根据勒夏特列原理，将钾蒸气分离出来（降低了产物的浓度），化学平衡向正反应方向移动．
（6）铝可用于冶炼难熔金属，利用铝的亲氧性，还可用于制取耐高温的金属陶瓷．例如将铝粉、石墨和二氧化钛按一定比例混合均匀，涂在金属表面上，然后在高温下煅烧，可在金属表面形成耐高温的涂层TiC，该反应的化学方程式为4Al+3TiO₂+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al₂O₃+3TiC．

Answer 1

分析 （1）电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子电子层越多离子半径越大；Cl原子与Si原子可构成有5个原子核的分子为SiCl₄；
（2）核外电子轨道排布图可以详尽描述核外电子运动状态的方式；
（3）Na₂O和Na₂O₂的阴阳离子数目之比均为1：2；硅酸盐的氧化物表示方法：先写活泼金属氧化物，然后是不活泼的金属氧化物，再是非金属氧化物二氧化硅，最后是水，注意元素原子比例关系不变；
（4）由表中数据可知，温度越高钾元素的熔出率，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，该转化过程没有气体参与，应使反应物充分接触提高反应速率；
（5）根据勒夏特列原理分析；
（6）铝粉、石墨和二氧化钛按一定比例混合均匀，在高温下煅烧形成耐高温的涂层TiC，由元素守恒开还生成氧化铝．

解答 解：（1）电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子电子层越多离子半径越大，故Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺；Cl原子与Si原子可构成有5个原子核的分子为SiCl₄，Si形成4个Si-Cl键，没有孤对电子，硅为正四面体构型，
故答案为：Al³⁺；正四面体；
（2）用最详尽描述核外电子运动状态的方式，表示氧离子核外电子的运动状态：，
故答案为：；
（3）Na₂O和Na₂O₂的阴阳离子数目之比均为1：2，故二者混合物中阴阳离子数目之比为1：2；
NaAlSi₃O₈改写成氧化物形式是Na₂O•Al₂O₃•6SiO₂，
故答案为：1：2；Na₂O•Al₂O₃•6SiO₂；
（4）由表中数据可知，温度越高钾元素的熔出率越高，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，故正反应为吸热反应，
该转化过程没有气体参与，使反应物充分接触可以提高反应速率，可以充分搅拌，将钾长石粉碎成更小的颗粒，
故答案为：吸热；充分搅拌，将钾长石粉碎成更小的颗粒；
（5）根据勒夏特列原理，将钾蒸气分离出来（降低了产物的浓度），化学平衡向正反应方向移动，
故答案为：根据勒夏特列原理，将钾蒸气分离出来（降低了产物的浓度），化学平衡向正反应方向移动；
（6）铝粉、石墨和二氧化钛按一定比例混合均匀，在高温下煅烧形成耐高温的涂层TiC，由元素守恒开还生成氧化铝，反应方程式为：4Al+3TiO₂+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al₂O₃+3TiC，
故答案为：4Al+3TiO₂+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al₂O₃+3TiC．

点评 本题考查核外电子排布、微粒半径比较、空间构型判断、化学平衡影响因素、陌生方程式书写、对信息获取能力等，难度中等，是对所学知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础与运用知识分析解决问题的能力．