Question

我國鉀長石（KAlSi₃O₈）的資源比較豐富．工業(yè)上可用食鹽和鉀長石在一定條件下制備氯化鉀：NaCl（l）+KAlSi₃O₈（s）?KCl（l）+NaAlSi₃O₈（s）．完成下列填空：
（1）硅原子的最外層電子占據了

 

個軌道，有

 

種能量．
（2）氯化鈉的熔點比氯化鉀

 

（填“高”或“低”），原因是

 

．
（3）把反應中涉及到的六種元素的原子半徑從小到大的順序排列

 

．
（4）參與上述反應且位于同一周期的幾種元素中，有一種元素的最高氧化物的水化物和其余元素的最高價氧化物的水化物均能發(fā)生反應，這種元素是

 

．
（5）為研究上述反應中鉀元素的熔出率（液體中鉀元素的質量占全部鉀元素質量的百分率）與溫度的關系，進行實驗（氯化鈉與鉀長石投料的質量比為2：1），獲得如下數據：

	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分析數據可以得出，該制備氯化鉀的反應是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
②計算890℃時，氯化鈉的平衡轉化率為

 

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

 

（寫出兩種）．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的調控作用,硅和二氧化硅

專題：化學平衡專題,碳族元素

分析：（1）硅原子最外層含有4個電子，兩個2s電子、兩個2p電子，2s能級含有一個軌道，2p能級有3個軌道，同一能級上電子能量相同；
（2）氯化鈉和氯化鉀為離子晶體，離子晶體的熔點與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷數成正比；
（3）原子的電子層數越多，其原子半徑越大，同一周期元素中，原子半徑隨著原子序數的增大而減小；
（4）參與上述反應且位于同一周期的幾種元素中，其最高價氧化物的水化物為酸或堿，酸或堿反應生成鹽和水；
（5）①由表中數據可知，溫度越高鉀元素的熔出率，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動；
②根據鉀長石和氯化鈉的質量、鉀的熔出率及鉀長石和氯化鈉之間的關系式計算氯化鈉的轉化率；
③950℃時，提高熔出鉀的速率，改變條件使正反應速率增大．

解答： 解：（1）硅原子最外層含有4個電子，兩個2s電子、兩個2p電子，2s能級含有一個軌道，2p能級有3個軌道，2個電子占據2s能級，兩個電子占據2p能級上兩個軌道，所以硅原子的最外層電子占據了3個軌道，同一能級上電子能量相同，有2種能量，故答案為：3；2；
（2）氯化鈉和氯化鉀為離子晶體，離子晶體的熔點與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷數成正比，鈉離子半徑小于鉀離子，所以氯化鉀的晶格能小于氯化鈉，則氯化鈉的熔點高于氯化鉀，
故答案為：高；鉀離子半徑大于鈉離子，離子半徑越大，離子晶體的晶格能越小，晶格能越小導致離子晶體的熔點越低，所以氯化鈉的熔點高于氯化鉀；
（3）原子的電子層數越多，其原子半徑越大，同一周期元素中，原子半徑隨著原子序數的增大而減小，所以這幾種元素原子半徑大小順序是：O＜Cl＜Si＜Al＜Na＜K，
故答案為：O＜Cl＜Si＜Al＜Na＜K；
（4）參與上述反應且位于同一周期的幾種元素中，其最高價氧化物的水化物為酸或堿，酸或堿反應生成鹽和水，只有氫氧化鈉能和其它三種元素的最高價氧化物的水化物反應，則該元素為Na，故答案為：Na；
（5）①由表中數據可知，溫度越高鉀元素的熔出率，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，則正反應為吸熱反應，故答案為：吸熱；
②890℃時，當浸出率為3.5時，該反應達到平衡狀態(tài)，氯化鈉與鉀長石投料的質量比為2：1，設鉀長石的質量為278g，其物質的量為1mol，則氯化鈉的質量為556g，當平衡時，鉀元素的熔出率為0.669，則鉀長石反應的物質的量為0.669mol，
根據NaCl（l）----KAlSi₃O₈知，氯化鈉反應的物質的量也是0.669mol，其轉化率=

0.669mol×58.5g/mol

556g

×100%=7.04%，
故答案為：7.04%；
③950℃時，為了提高熔出鉀的速率，可以采用充分攪拌、將鉀長石充分粉碎的方法，故答案為：充分攪拌、將鉀長石充分粉碎．

點評：本題以硅為載體考查了化學平衡的計算、物質之間的反應、元素周期律等知識點，綜合性較強，根據物質的性質、元素周期律的內容等知識點來分析解答，難度中等．