Question

（2010?徐汇区二模）粉煤灰是燃煤电厂排出的工业废渣，其中含莫来石（Al₆Si₂O₁₃）的质量分数为43.4%，还有含量较多的SiO₂（其他成分不含Al和Si）．用粉煤灰和纯碱在高温下烧结，可制取NaAlSiO₄（霞石）、Na₂SiO₃和NaAlO₂，有关化学方程式为：
Al₆Si₂O₁₃+3Na₂CO₃→2NaAlSiO₄+4NaAlO₂+3CO₂↑    ①
Al₆Si₂O₁₃+5Na₂CO₃→2Na₂SiO₃+6NaAlO₂+5CO₂↑     ②
SiO₂+Na₂CO₃→Na₂SiO₃+CO₂↑                     ③
（1）粉煤灰中铝的质量分数为

16.5

%．
（2）用1mol Al₆Si₂O₁₃和 4mol SiO₂制得5mol NaAlO₂、1mol NaAlSiO₄，还应制得Na₂SiO3

5

mol，共消耗Na₂CO₃

8

 mol（得到的固体中无SiO₂）．
（3）若粉煤灰中 Al₆Si₂O₁₃与 SiO₂的物质的量之比为1：2，则1kg粉煤灰与6mol Na₂CO₃反应（反应物全部都参与反应），可制得NaAlO2

5.09

mol．
（4）若用100mol Al₆Si₂O₁₃同时生产NaAlSiO₄和NaAlO₂，且n（NaAlSiO₄）：n（NaAlO₂）=x，消耗Na₂CO₃y mol，试确定y与x的关系式

500-100x

1+x

．

Answer 1

分析：（1）根据石（Al₆Si₂O₁₃）中铝的质量分数的计算方法来回答；
（2）根据物质的用量和参加反应的物质来书写化学方程式；
（3）根据题意已知的反应物和生成物的量的情况确定制得Na₂SiO₃以及碳酸钠的量的多少；
（4）根据化学方程式进行相应的计算即可．

解答：解：（1）粉煤灰中铝的质量分数为43.4%×

27×6

27×6+28×2+16×13

×100%=16.5%，故答案为：16.5；
（2）1kg粉煤灰含莫来石（Al₆Si₂O₁₃）的质量433g，其物质的量1.016mol，根据粉煤灰中Al₆Si₂O₁₃与 SiO₂的物质的量之比为1：2，求SiO₂物质的量为2.032mol，莫来石（Al₆Si₂O₁₃））生成NaAlO2用第一个方程式的计量数关系求的为4.064mol，由SiO2制的NaAlO₂为2.032mol，所以可制得NaAlO₂5.09mol，故答案为：5.09；
（3）用1mol Al₆Si₂O₁₃和 4mol SiO₂制得5mol NaAlO₂、1mol NaAlSiO₄，可以得出反应的方程式为：4SiO₂+Al₆Si₂O₁₃+8Na₂CO₃=5Na₂SiO₃+5NaAlO₂+8CO₂↑+NaAlSiO₄，故答案为：5；8；
（4）设n（NaAlSiO₄）=a；n（NaAlO₂）=b
由Al₆Si₂O₁₃+3Na₂CO₃=2NaAlSiO₄+4NaAlO₂+3CO₂↑
       1       3       2           4
     0.5a     1.5a     a          2a
再由 Al₆Si₂O₁₃+5Na₂CO₃=2Na₂SiO₃ +6NaAlO₂+5CO₂↑
      1          5       2         6
（100-0.5a）   （500-2.5a） （200-a） （600-3a）
这时b=2a+（600-3a）=600-a
则x=

a

600-a

a=

600x

1+x

，再由题意，
y=1.5a+（500-2.5a）=500-a=500-

600x

1+x

，
化简得y=

500-100x

1+x

，故答案为：

500-100x

1+x

．

点评：本题是一道关于金属以及化合物知识的相关计算题，考查学生分析和解决问题的能力，难度大．