Question

我国钾长石（KAlSi₃O₈）的资源比较丰富．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）．
（1）上述反应涉及的第三周期元素中，离子半径最小的是

 

（用元素符号表示）．Cl原子与Si原子可以形成的五核分子，其化学键键长和键角都相等，则该物质为

 

分子（填“极性”或“非极性”），该分子的电子式为

 

．
（2）不能用于比较Na与Al金属性相对强弱的事实是

 

．
A．最高价氧化物对应水化物的碱性         B．Na和Al的熔点高低
C．单质与H₂O反应的难易程度             D．比较同浓度NaCl和AlCl₃的pH值
（3）上述元素的最高价氧化物对应水化物中，有一种既能与强酸又能与强碱反应，其原因在于：

 

（用电离方程式表示）．
（4）钾长石和烧碱在熔融状态下反应可得到两种正盐，向所得的正盐中加入过量稀盐酸，发生反应的离子方程式分别是：

 

、

 

．
（5）制取粗硅的过程中，SiO是反应中间产物，隔绝空气时SiO和NaOH溶液反应（产物之一是硅酸钠）的化学方程式

 

．
（6）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全部钾元素质量的百分率）与温度的关系，进行实验（氯化钠与钾长石投料的质量比为2：1），获得如下数据：

时间（h） 钾元素 温度  熔出率	1.5	2.5	3.0	3.5	4.0
830℃	0.481	0.575	0.626	0.669	0.685
890℃	0.579	0.691	0.694	0.699	0.699
950℃	0.669	0.714	0.714	0.714	0.714

①分析数据可以得出，该制备氯化钾的反应是

 

（填“放热”或“吸热”）反应．
②计算890℃时，氯化钠的平衡转化率

 

（式量：KAlSi₃O₈-278  NaAlSi₃O₈-262，保留3位小数）．

Answer 1

考点：元素周期表的结构及其应用,化学方程式的有关计算,元素周期律的作用,含硅矿物及材料的应用

专题：计算题,元素周期律与元素周期表专题

分析：（1）涉及短周期元素有Na、Al、Si、Cl，离子半径最小的为Al，分子结构对称时为非极性分子；
（2）比较金属性强弱，可根据对应的最高价氧化物的水化物的碱性、金属与酸、水反应的剧烈程度等角度进行判断；
（3）能与强酸又能与强碱反应为氢氧化铝，为两性氢氧化物；
（4）钾长石和烧碱在熔融状态下反应可得到两种正盐，为偏铝酸盐和硅酸盐；
（5）SiO和NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气；
（6）①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；
②根据钾长石和氯化钠的质量、钾的熔出率及钾长石和氯化钠之间的关系式计算氯化钠的转化率．

解答： 解：（1）涉及短周期元素有Na、Al、Si、Cl，阴离子有3个电子层，阳离子有2个电子层，原子序数大的离子半径小，则离子半径最小的为Al，Cl原子与Si原子可以形成的五核分子，其化学键长和键角都相等，分子为正四面体结构，为非极性分子，其电子式为，
故答案为：Al；非极性；；
（2）比较金属性强弱，可根据对应的最高价氧化物的水化物的碱性、金属与酸、水反应的剧烈程度等角度，而熔点与金属性无关，不能用于比较金属性强弱，
故答案为：B；
（3）能与强酸又能与强碱反应为氢氧化铝，为两性氢氧化物，可发生酸式电离和碱式电离，为H⁺+AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，
故答案为：H⁺+AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；
（4）钾长石和烧碱在熔融状态下反应可得到两种正盐，为偏铝酸盐和硅酸盐，均与盐酸反应，离子反应分别为4H⁺+AlO₂^-=Al³⁺+2H₂O、2H⁺+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓，
故答案为：4H⁺+AlO₂^-=Al³⁺+2H₂O；2H⁺+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓；
（5）SiO和NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气，该反应为SiO+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂↑，故答案为：SiO+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂↑；
（6））①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，则正反应为吸热反应，故答案为：吸热；
②890℃时，当浸出率为3.5时，该反应达到平衡状态，氯化钠与钾长石投料的质量比为2：1，设钾长石的质量为278g，其物质的量为1mol，则氯化钠的质量为556g，当平衡时，钾元素的熔出率为0.669，则钾长石反应的物质的量为0.669mol，
根据NaCl（l）----KAlSi₃O₈知，氯化钠反应的物质的量也是0.669mol，其转化率为

0.699mol×58.5g/mol

556g

=0.074（或7.4%），故答案为：0.074（或7.4%）．

点评：本题考查较为综合，涉及元素周期律、离子浓度大小比较，盐水水解的应用等知识，为高频考点，题目设置贴近高考，难度适中，注意相关基础知识的积累，（6）中计算为解答的难点．