Question

16．自然界中，金属元素大多以化合态存在，通过金属冶炼得到金属单质．工业上生产Na、Ca、Mg都用电解其熔融的氯化物，但生产钾是用金属钠和熔化的KCl在一定的条件下反应制取：KCl+Na?NaCl+K+Q （Q＜0）
有关数据如表：

	熔点℃	沸点℃	密度 （g/cm3）
Na	97.8	882.9	0.97
K	63.7	774	0.86
NaCl	801	1413	2.165
KCl	770	1500	1.984

（1）请结合平衡移动理论分析，为什么能用该反应制备金属钾．化学平衡移动原理（勒夏特列原理/钾蒸汽逸出使生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，可不断得到金属钾）．
（2）在常压下金属钾转为气态从反应混合物中分离的最低温度约为774℃，而反应的最高温度应低于882.9℃．
（3）在制取金属钾的过程中，为了提高原料的转化率可采取的措施有适当的升高温度或移去钾蒸气．（任写两点）
（4）相比于电解熔融氯化钾，此方法的优点有生产工艺无污染，操作简便．
（5）常压下，当反应温度升高到900℃时，该反应的平衡常数可表示为k=$\frac{c（K）}{c（Na）}$．

Answer 1

分析 （1）KCl+Na?NaCl+K+Q （Q＜0）该反应是可逆反应，且使K成蒸汽从反应混合物中分离出来，减小K蒸气的浓度平衡向正反应方向移动；
（2）由表格数据可知，K的沸点低，为774℃；反应时保证Na不能转化为气体；
（3）为了提高原料的转化率，可使平衡正向移动，吸热反应，减少生成物的浓度可使平衡正向移动；
（4）从能源、副产物对环境的影响以及操作简易性考虑解答；
（5）当反应温度升高到900℃时，Na、K均为气体，结合K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比解答．

解答 解：（1）工业上制取金属钾的化学原理是化学平衡移动原理（勒夏特列原理/钾蒸汽逸出使生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，可不断得到金属钾），在常压下金属钾转为气态从反应混合物中分离，
故答案为：化学平衡移动原理（勒夏特列原理/钾蒸汽逸出使生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，可不断得到金属钾）；
（2）由表格数据可知，钾的沸点为774℃，所以金属钾转为气态最低温度约为774℃，反应时保证Na不能转化为气体，所以反应的最高温度应低于882.9℃，
故答案为：774℃；882.9℃；
（3）KCl+Na?NaCl+K+Q （Q＜0），该反应正反应为吸热反应，所以在制取金属钾的过程中，为了提高原料的转化率可采取的措施是适当的升高温度或移去钾蒸气，
故答案为：适当的升高温度或移去钾蒸气；
（4）电解熔融氯化钾生成钾、氯气，氯气有毒，废气会污染环境，且电解需消耗大量电能，操作不及此法，
故答案为：生产工艺无污染，操作简便；
（5）当反应温度升高到900℃时，只有Na、K为气体，化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值，则K=$\frac{c（K）}{c（Na）}$，
故答案为：$\frac{c（K）}{c（Na）}$．

点评 本题考查化学平衡常数K的意义及平衡移动，为高频考点，把握K与反应的关系、状态与表格中温度的关系为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意平衡移动原理的应用，题目难度中等．