Question

我国钾长石（KAlSi₃O₈）的资源比较丰富．工业上可用食盐和钾长石在一定条件下制备氯化钾：NaCl（l）+KAlSi₃O₈（s）?KCl（l）+NaAlSi₃O₈（s）．完成下列填空：
（1）硅原子的最外层电子占据了

 

个轨道，有

 

种能量．
（2）氯化钠的熔点比氯化钾

 

（填“高”或“低”），原因是

 

．
（3）把反应中涉及到的六种元素的原子半径从小到大的顺序排列

 

．
（4）参与上述反应且位于同一周期的几种元素中，有一种元素的最高氧化物的水化物和其余元素的最高价氧化物的水化物均能发生反应，这种元素是

 

．
（5）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：

	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	0.669	0.669
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“吸热”或“放热”）反应．
②计算890℃时，氯化钠的平衡转化率为

 

．（式量KAlSi₃O₈-278  NaAlSi₃O₈-262）
③950℃时，提高熔出钾的速率可以采取的措施是

 

（写出两种）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的调控作用,硅和二氧化硅

专题：化学平衡专题,碳族元素

分析：（1）硅原子最外层含有4个电子，两个2s电子、两个2p电子，2s能级含有一个轨道，2p能级有3个轨道，同一能级上电子能量相同；
（2）氯化钠和氯化钾为离子晶体，离子晶体的熔点与晶格能成正比，晶格能与离子半径成反比、与电荷数成正比；
（3）原子的电子层数越多，其原子半径越大，同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小；
（4）参与上述反应且位于同一周期的几种元素中，其最高价氧化物的水化物为酸或碱，酸或碱反应生成盐和水；
（5）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；
③950℃时，提高熔出钾的速率，改变条件使正反应速率增大．

解答： 解：（1）硅原子最外层含有4个电子，两个2s电子、两个2p电子，2s能级含有一个轨道，2p能级有3个轨道，2个电子占据2s能级，两个电子占据2p能级上两个轨道，所以硅原子的最外层电子占据了3个轨道，同一能级上电子能量相同，有2种能量，故答案为：3；2；
（2）氯化钠和氯化钾为离子晶体，离子晶体的熔点与晶格能成正比，晶格能与离子半径成反比、与电荷数成正比，钠离子半径小于钾离子，所以氯化钾的晶格能小于氯化钠，则氯化钠的熔点高于氯化钾，
故答案为：高；钾离子半径大于钠离子，离子半径越大，离子晶体的晶格能越小，晶格能越小导致离子晶体的熔点越低，所以氯化钠的熔点高于氯化钾；
（3）原子的电子层数越多，其原子半径越大，同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，所以这几种元素原子半径大小顺序是：O＜Cl＜Si＜Al＜Na＜K，
故答案为：O＜Cl＜Si＜Al＜Na＜K；
（4）参与上述反应且位于同一周期的几种元素中，其最高价氧化物的水化物为酸或碱，酸或碱反应生成盐和水，只有氢氧化钠能和其它三种元素的最高价氧化物的水化物反应，则该元素为Na，故答案为：Na；
（5）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=

0.669mol×58.5g/mol

556g

×100%=7.04%，
故答案为：7.04%；
③950℃时，为了提高熔出钾的速率，可以采用充分搅拌、将钾长石充分粉碎的方法，故答案为：充分搅拌、将钾长石充分粉碎．

点评：本题以硅为载体考查了化学平衡的计算、物质之间的反应、元素周期律等知识点，综合性较强，根据物质的性质、元素周期律的内容等知识点来分析解答，难度中等．