Question

地球化學(xué)中，通常用熱重分析研究礦物在受熱時(shí)的質(zhì)量變化以確定其組成．取66.6mg由高嶺石[Al₄Si₄O₁₀（OH）₈]和方解石（CaCO₃）組成的礦物，加熱到673K～1123K區(qū)間內(nèi)分解為氧化物，樣品總失重13.8mg．高嶺石受熱分解反應(yīng)方程式：Al₄Si₄O₁₀（OH）₈→2Al₂O₃+4SiO₂+4H₂O
（1）硅原子核外電子排布在

 

個(gè)不同的電子層中，核外最外層電子分布在

 

個(gè)不同的軌道中．
（2）硅與鋁同周期且相鄰，化學(xué)性質(zhì)有相似性，寫出Si與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（3）高嶺石是長(zhǎng)石的一種，不同類長(zhǎng)石其氧原子的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同．由鈣長(zhǎng)石化學(xué)式CaAl₂Si₂O₈可推知鈉長(zhǎng)石的化學(xué)式為

 

．
（4）此礦物中高嶺石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
a．44%           b．56%          c．77.5%            d．80%
（5）若對(duì)高嶺土進(jìn)行煅燒活化，然后利用鹽酸進(jìn)行分解，對(duì)于分解出的氯化鋁溶液及二氧化硅再分別加入堿溶液進(jìn)行去雜提純，最后得到的氯化鋁溶液可制備氧化鋁．寫出由氯化鋁溶液得到純凈氧化鋁的化學(xué)反應(yīng)方程式（要求最節(jié)約）：

 

．
（6）用焦炭與石英砂（SiO₂）混合高溫，產(chǎn)生粗硅，現(xiàn)由兩種方法將粗硅提純．
第一種方法：Si+2Cl₂

高溫

 SiCl₄            SiCl₄+2H₂

△

Si+4HCl
第二種方法：Si+3HCl

250～350℃

銅粉

SiHCl₃       SiHCl₃+H₂

△

Si+3HCl．
工業(yè)上常用第二種方法來(lái)提純單晶硅，其原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原子核外電子排布,含硅礦物及材料的應(yīng)用,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)硅原子核外電子排布分析；
（2）Si與NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣；
（3）根據(jù)不同類長(zhǎng)石其氧原子的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同，結(jié)合化合價(jià)代數(shù)和是0可寫出鈉長(zhǎng)石的化學(xué)式；
（4）由高嶺石[Al₄Si₄O₁₀（OH）₈]和方解石（CaCO₃）組成的礦物，加熱到673K～1123K區(qū)間內(nèi)分解為氧化物，方解石分解生成CaO和二氧化碳，高嶺石受熱分解反應(yīng)方程式：Al₄Si₄O₁₀（OH）₈→2Al₂O₃+4SiO₂+4H₂O，所以減少的質(zhì)量為二氧化碳和水的質(zhì)量，列方程組計(jì)算；
（5）AlCl₃水解生成氫氧化鋁，氫氧化鋁分解生成氧化鋁；
（6）根據(jù)反應(yīng)中能量的消耗和原料的使用來(lái)分析．

解答： 解：（1）硅為14號(hào)元素，其核外有14個(gè)電子，硅原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，則硅原子核外電子排布在3個(gè)電子層，核外最外層電子分布在3個(gè)不同的軌道中；
故答案為：3；3；
（2）硅與鋁同周期且相鄰，化學(xué)性質(zhì)有相似性，Si與NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣，則其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑；
故答案為：Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑；
（3）結(jié)合鈣長(zhǎng)石的化學(xué)式可知鈉長(zhǎng)石就是將鈣長(zhǎng)石的中鈣更換為鈉，鋁硅酸陰離子不變，以及化合物中化合價(jià)代數(shù)和等于0可得鈉長(zhǎng)石的化學(xué)式為NaAlSi₃O₈；
故答案為：NaAlSi₃O₈；
（4）由高嶺石[Al₄Si₄O₁₀（OH）₈]和方解石（CaCO₃）組成的礦物，加熱到673K～1123K區(qū)間內(nèi)分解為氧化物，方解石分解生成CaO和二氧化碳，高嶺石受熱分解反應(yīng)方程式：Al₄Si₄O₁₀（OH）₈→2Al₂O₃+4SiO₂+4H₂O，所以減少的質(zhì)量為二氧化碳和水的質(zhì)量，
設(shè)礦物中高嶺石為xmol，方解石為ymol，
則516x+100y=66.6×10^-3g
  4x×18+44y=13.8×10^-3g
解得：x=1×10^-4mol，y=1.5×10^-4mol，則高嶺石的質(zhì)量為1×10^-4mol×516g/mol=51.6×10^-3g=51.6mg，
則此礦物中高嶺石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

51.6mg

66.6mg

×100%=77.5%；
故答案為：c；
（5）AlCl₃水解生成氫氧化鋁，氫氧化鋁分解生成氧化鋁，則氯化鋁溶液得到純凈氧化鋁的化學(xué)反應(yīng)方程式（要求最節(jié)約）為：2AlCl₃+3H₂O→Al₂O₃+6HCl↑；
故答案為：2AlCl₃+3H₂O→Al₂O₃+6HCl↑；
（6）用焦炭與石英砂（SiO₂）混合高溫，產(chǎn)生粗硅，現(xiàn)由兩種方法將粗硅提純．
第一種方法：Si+2Cl₂

高溫

SiCl₄ SiCl₄+2H₂

△

Si+4HCl
第二種方法：Si+3HCl

250～350℃

銅粉

SiHCl₃ SiHCl₃+H₂

△

Si+3HCl
第二種方法反應(yīng)溫度較低，能量消耗少，而且HCl能循環(huán)使用；
故答案為：溫度較低，耗能少；HCl可以循環(huán)利用．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電子排布式、化學(xué)方程式的書寫、硅酸鹽的表示方法、物質(zhì)含量的計(jì)算、工業(yè)生產(chǎn) 的條件選擇等，題目綜合性強(qiáng)，計(jì)算難度大，熟悉物質(zhì)的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵．