Question

金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的作用。完成下列填空：

（1）铝原子核外电子云有___种不同的伸展方向，有___种不同运动状态的电子。

（2）镓（Ga）与铝同族。写出镓的氯化物和氨水反应的化学方程式___。

（3）硅与铝同周期。SiO₂是硅酸盐玻璃（Na₂CaSi₆O₁₄）的主要成分，Na₂CaSi₆O₁₄也可写成氧化物形式___。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式为___。长石是铝硅盐酸，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石化学式NaAlSi₃O₈可推知钙长石的化学式为___。

（4）用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上常用的方法。如：2Al＋4BaO3Ba↑＋BaO•Al₂O₃。常温下Al的金属性比Ba的金属性___（选填“强”“弱”）。利用上述方法可制取Ba的主要原因是___。

a．高温时Al的活泼性大于Ba         b．高温有利于BaO分解

c．高温时BaO•Al₂O₃比Al₂O₃稳定     d．Ba的沸点比Al的低

Answer

4 13 GaCl3＋3NH3·H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3↓ Na2O·CaO·6SiO2 SiO2＋2NaOH= Na2SiO3＋H2O CaAl2Si2O8 弱 d

【解析】

铝原子核外有13个电子，其运功状态各不相同。镓与铝同族，所以镓的氯化物和氨水的反应可以类比氯化铝与氨水的反应。铝位于周期表第三周期IIIA族，钡位于第六周期第IIA族。

（1）铝原子的电子排布为1s22s22p63s22p1，13个电子的运动状态各不相同，其中包含s能级的1种轨道和p能级的3种轨道，一共四种轨道，即有4个不同的伸展方向；

（2）类比氯化铝与氨水的反应，可知镓的氯化物和氨水反应的化学方程式为GaCl3＋3NH3·H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3↓；

（3）Na2CaSi6O14写成氧化物形式为Na2O·CaO·6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，是因为氢氧化钠与玻璃中的二氧化硅反应：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。由钠长石化学式NaAlSi3O8可知，O原子的物质的量分数为。根据不同类长石其氧原子的物质的量分数相同，则一分子钙长石含有13个原子，其中O为8，假设钙、铝、硅的原子个数分别为x、y、z，则x+y+z=5，根据化合物中化合价代数和为0可知，x+3y+4z=16，联立方程可得，x=1、y=2、z=2，钙长石的化学式为CaAl2Si2O8；

（4）根据元素周期律可知，常温下Al的金属性比Ba弱，利用2Al＋4BaO3Ba↑＋BaO•Al2O3可制取Ba，是利用Ba的沸点比Al低，高温时Ba转化为气体逸出，使反应正向进行。