Question

16．自然界中，金屬元素大多以化合態(tài)存在，通過金屬冶煉得到金屬單質(zhì)．工業(yè)上生產(chǎn)Na、Ca、Mg都用電解其熔融的氯化物，但生產(chǎn)鉀是用金屬鈉和熔化的KCl在一定的條件下反應(yīng)制取：KCl+Na?NaCl+K+Q （Q＜0）
有關(guān)數(shù)據(jù)如表：

	熔點(diǎn)℃	沸點(diǎn)℃	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）請結(jié)合平衡移動理論分析，為什么能用該反應(yīng)制備金屬鉀．化學(xué)平衡移動原理（勒夏特列原理/鉀蒸汽逸出使生成物濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，可不斷得到金屬鉀）．
（2）在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)為氣態(tài)從反應(yīng)混合物中分離的最低溫度約為774℃，而反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于882.9℃．
（3）在制取金屬鉀的過程中，為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可采取的措施有適當(dāng)?shù)纳�高溫度或移去鉀蒸氣．（任寫兩點(diǎn)）
（4）相比于電解熔融氯化鉀，此方法的優(yōu)點(diǎn)有生產(chǎn)工藝無污染，操作簡便．
（5）常壓下，當(dāng)反應(yīng)溫度升高到900℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為k=$\frac{c（K）}{c（Na）}$．

Answer 1

分析 （1）KCl+Na?NaCl+K+Q （Q＜0）該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，且使K成蒸汽從反應(yīng)混合物中分離出來，減小K蒸氣的濃度平衡向正反應(yīng)方向移動；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知，K的沸點(diǎn)低，為774℃；反應(yīng)時(shí)保證Na不能轉(zhuǎn)化為氣體；
（3）為了提高原料的轉(zhuǎn)化率，可使平衡正向移動，吸熱反應(yīng)，減少生成物的濃度可使平衡正向移動；
（4）從能源、副產(chǎn)物對環(huán)境的影響以及操作簡易性考慮解答；
（5）當(dāng)反應(yīng)溫度升高到900℃時(shí)，Na、K均為氣體，結(jié)合K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比解答．

解答 解：（1）工業(yè)上制取金屬鉀的化學(xué)原理是化學(xué)平衡移動原理（勒夏特列原理/鉀蒸汽逸出使生成物濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，可不斷得到金屬鉀），在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)為氣態(tài)從反應(yīng)混合物中分離，
故答案為：化學(xué)平衡移動原理（勒夏特列原理/鉀蒸汽逸出使生成物濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，可不斷得到金屬鉀）；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知，鉀的沸點(diǎn)為774℃，所以金屬鉀轉(zhuǎn)為氣態(tài)最低溫度約為774℃，反應(yīng)時(shí)保證Na不能轉(zhuǎn)化為氣體，所以反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于882.9℃，
故答案為：774℃；882.9℃；
（3）KCl+Na?NaCl+K+Q （Q＜0），該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以在制取金屬鉀的過程中，為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是適當(dāng)?shù)纳�高溫度或移去鉀蒸氣�?br />故答案為：適當(dāng)?shù)纳�高溫度或移去鉀蒸氣�?br />（4）電解熔融氯化鉀生成鉀、氯氣，氯氣有毒，廢氣會污染環(huán)境，且電解需消耗大量電能，操作不及此法，
故答案為：生產(chǎn)工藝無污染，操作簡便；
（5）當(dāng)反應(yīng)溫度升高到900℃時(shí)，只有Na、K為氣體，化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，則K=$\frac{c（K）}{c（Na）}$，
故答案為：$\frac{c（K）}{c（Na）}$．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)K的意義及平衡移動，為高頻考點(diǎn)，把握K與反應(yīng)的關(guān)系、狀態(tài)與表格中溫度的關(guān)系為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意平衡移動原理的應(yīng)用，題目難度中等．