Question

【題目】固體化合物X由四種常見的元素組成，為探究其成分，某學生進行如下實驗：

①20.8gX固體進行實驗，得到白色粉末1質量12.0g，白色粉末2質量為6.0g；

②白色粉末2可用作耐高溫材料，白色粉末3是一種常見干燥劑；請回答問題：

(1)X中金屬元素的名稱是______。

(2)化合物X與足量鹽酸反應離子方程式______。

(3)在高溫條件下，白色粉末2中某元素單質與白色粉末1反應，是工業制備另一種單質方法之一，寫出該反應的化學方程式______。

Answer 1

【答案】鈣、鎂 Ca4Mg3Si4O15+14H+=4Ca2++3Mg2++4H2SiO3+3H2O 2Mg+SiO22MgO+Si

【解析】

化合物X與過量鹽酸反應生成白色膠狀沉淀與無色溶液，其中白色膠狀灼燒得到的白色粉末1能與NaOH溶液反應得到無色溶液，故白色膠狀沉淀為H2SiO3、白色粉末1為SiO2；無色溶液與過量的NaOH溶液反應得到白色沉淀，經灼燒生成的白色粉末2可用作耐高溫材料，可知白色粉末2為MgO；白色粉末3是一種常見干燥劑，結合轉化可知白色粉末3為CaO；由元素守恒可知X含有Si、Mg、Ca元素，而固體化合物X由四種常見的元素組成，與鹽酸反應沒有氣體生成，根據元素守恒可知X不可能含有H元素，而是還含有O元素，化合物X為硅酸鹽，改寫為氧化物的形式，由原子守恒可知SiO2、MgO、CaO的物質的量，得到它們的比，就可得出X的化學式。

根據上述分析可知：白色膠狀沉淀為H2SiO3；白色粉末1為SiO2；白色粉末2為MgO；白色粉末3為CaO；由元素守恒可知X含有Si、Mg、Ca元素，而固體化合物X由四種常見的元素組成，與鹽酸反應沒有氣體生成，根據元素守恒可知X不可能含有H元素，而是還含有O元素，化合物X為硅酸鹽，改寫為氧化物的形式，由原子守恒可知n(SiO2)=12.0g÷60g/mol=0.2mol，n(MgO)=6.0g÷40g/mol=0.15mol，故n(CaO)=(20.8g-12.0g-6.0g)÷56g/mol=0.2mol，n(CaO)：n(MgO)：n(SiO2)=0.2mol：0.15mol：0.2mol=4：3：4，所以X的化學式為：4CaO3MgO4SiO2。

(1)由上述分析可知，X中金屬元素的名稱是：鈣、鎂；

(2)化合物X與足量鹽酸反應離子方程式：Ca4Mg3Si4O15+14H+=4Ca2++3Mg2++4H2SiO3+3H2O；

(3)在高溫條件下，MgO中某元素單質與SiO2反應，是工業制備另一種單質方法之一，應是Mg與SiO2反應制備Si，同時生成MgO，該反應的化學方程式為：2Mg+SiO22MgO+Si。