Question

【题目】第三周期的元素单质及其化合物有广泛的用途，请根据相关知识回答下列问题：

(1)原子最外层电子数是核外电子总数的元素，其原子结构示意图为________________；还原性最弱的简单阴离子__________ (填离子符号）。

(2)晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料，可通过如图所示过程制备：

在上述由SiCl4制纯硅的反应中， 测得每生成2.8kg纯硅需要吸收akJ热量，请写出该反应的热化学方程式___________________。

(3)氯化铝的水溶液可用于净水，其原因是_________ (用离子方程式表示)。

工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质)来制取无水氯化铝的一种工艺流程如图所示：

已知：

物质	SiCl4	AlCl3	FeCl3	FeCl2	Al2O3	Fe2O3	SiO2
沸点/℃	57.6	180(升华)	300(升华)	1023	2980	3414	2230

①工业制铝时，电解Al2O3而不电解AlCl3的理由是____________。

② 步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多， 其作用是_________ (只要求写出一种)。

③步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则生成相对原子质量比硅大的单质______________。

④尾气经冷却至室温后用足量的KOH浓溶液吸收，生成的盐中除了K2CO3外，还有3种，其化学式分别为________________；其中一种盐可用于实验室制O2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸，另一种盐的阴阳离子个数比为1:1。写出该反应的化学方程式：________________。

⑤结合流程及相关数据分析，步骤V中加入铝粉的目的是__________________。

Answer 1

【答案】 SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g) △H=+0.01akJ·mol-1 Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ AlCl3是共价化合物 可以防止后续步骤生成的AlCl3水解，同时由于增大反应物的接触面积，使反应速率加快 铁 KCl、KClO、KClO3 4KClO3KCl+3KClO4 除去FeCl3，提高AlCl3纯度

【解析】(1) 第三周期的元素，原子最外层电子数是核外电子总数的元素是P，其原子结构示意图为；非金属性最强的元素是Cl，所以还原性最弱的简单阴离子 。

(2) 生成2.8kg纯硅的物质的量为100mol，需要吸收akJ热量，所以生成1mol Si要吸收0.01akJ热量，该反应的热化学方程式为SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g) △H=+0.01akJ·mol-1 。

(3)氯化铝的水溶液可用于净水，其原理是铝离子水解生成氢氧化铝胶体将水中悬浮颗粒吸附转化为沉淀沉降下去，使水变得澄清，用离子方程式表示为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。

①工业制铝时，电解Al2O3而不电解AlCl3的理由是AlCl3是共价化合物 ，在熔化状态下不导电，所以无法电解。

② 步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多， 其作用是可以防止后续步骤生成的AlCl3水解，同时由于增大反应物的接触面积，使反应速率加快。

③固体混合物中含有过量的焦炭，步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则在高温下焦炭可以把氧化铁还原为铁，所以反应生成相对原子质量比硅大的单质是铁。通入氧气可以把碳转化为二氧化碳，通入氯气可以把氧化铁和氧化铝转化为易升华的氯化铁和氯化铝。

④尾气含二氧化碳、过量的氯气等，经冷却至室温后用足量的KOH浓溶液吸收，生成的盐中除了K2CO3外，还有氯气与氢氧化钾反应生成的KCl、KClO、KClO3等3种；其中氯酸钾可用于实验室制O2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，不生成氧气，化合价发生变化的只能氯元素一种。其中一种无氧酸盐只能是氯化钾，氯元素的化合价从+5降到-1，另一种盐中氯元素的化合价只能从+5升高到+7，由阴阳离子个数比为1:1，推出另一种盐为高氯酸钾。该反应的化学方程式为4KClO3KCl+3KClO4 。

⑤由表中数据可知，在300℃氯化铝和氯化铁都可以升华，所以步骤V中加入铝粉的目的是把氯化铁还原为沸点较高的氯化亚铁或铁以除去FeCl3，提高AlCl3纯度。