Question

5．“9•11”事件已過去多年，但其留給人們的傷害還存在．科學(xué)家曾警告說，隨著美國世貿(mào)大廈的轟然倒下，原來在建筑大廈時(shí)用的大量石棉將釋放出來污染環(huán)境（石棉有毒，能使人患肺癌）．石棉是一種具有壓伸強(qiáng)度大、柔韌性強(qiáng)、耐熱、耐火焰、耐酸堿腐蝕、價(jià)格低廉的硅酸鹽．完成下列問題：
（1）有一種石棉叫礦青石棉，其分子式為Na₂Fe₅Si₈O₂₂（OH）₂，其中鐵的平均化合價(jià)為+2.4，鐵的氧化物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為FeO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為75%，F(xiàn)e₂O₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為25%（鐵用氧化物的形式表示）．
（2）研究表明，在硅酸鹽中，Al³⁺很容易取代Si⁴⁺，取代后不會(huì)引起原硅酸鹽結(jié)構(gòu)大的變化．從立體幾何的知識(shí)看，Al³⁺與Si⁴⁺最直接的關(guān)系是Al³⁺和Si⁴⁺的半徑相差不大．

Answer 1

分析 （1）鈉元素的化合價(jià)為+1價(jià)，氧元素化合價(jià)為-2價(jià)，硅元素化合價(jià)為+4價(jià)氫元素化合價(jià)為+1價(jià)，根據(jù)化合價(jià)規(guī)則確定鐵元素的化合價(jià)；根據(jù)硅酸鹽改寫成氧化物形式時(shí)：活潑的金屬氧化物寫在前面，再寫SiO₂，含有氫元素的H₂O最后寫，將礦青石棉改成氧化物形式，據(jù)此求算鐵的氧化物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；
（2）在硅酸鹽中，Al³⁺很容易取代Si⁴⁺，取代后不會(huì)引起原硅酸鹽結(jié)構(gòu)大的變化，可能兩者微粒半徑相差不大．

解答 解：（1）鈉元素的化合價(jià)為+1價(jià)，氧元素化合價(jià)為-2價(jià)，硅元素化合價(jià)為+4價(jià)氫元素化合價(jià)為+1價(jià)，根據(jù)化合價(jià)規(guī)則，設(shè)鐵的化合價(jià)為x，則1×2+5x+4×8-2×22-1×2=0，得x=2.4，確定鐵元素的化合價(jià)為+2.4，Na₂Fe₅Si₈O₂₂（OH）₂氧化物的形式：Na₂Fe₅Si₈O₂₂（OH）₂→Na₂O•8SiO₂•H₂O，但還有5個(gè)Fe和6個(gè)O，聯(lián)想常見Fe的氧化物，可寫出Fe₂O₃•3FeO，故其氧化物形式為Na₂O•3FeO•Fe₂O₃•8SiO₂•H₂O，因Fe的氧化物可寫出Fe₂O₃•3FeO，故FeO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為75%，F(xiàn)e₂O₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為25%，
故答案為：+2.4；FeO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為75%，F(xiàn)e₂O₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為25%；
（2）“硅酸鹽結(jié)構(gòu)”“立體幾何”都啟示我們從Al³⁺和Si⁴⁺的半徑考慮：因Al³⁺和Si⁴⁺的半徑相差不大，故插入后不會(huì)引起晶體結(jié)構(gòu)的變化，
故答案為：Al³⁺和Si⁴⁺的半徑相差不大．

點(diǎn)評(píng) 本題以社會(huì)熱點(diǎn)為背景，依托石棉知識(shí)考查了硅酸鹽的有關(guān)知識(shí)，題目難度中等，側(cè)重考查了學(xué)生攝取信息、分析問題的能力．