Question

（1）钾玻璃中含有18.4%的K₂O、11.0%的CaO和70.6%的SiO₂，试计算这三种氧化物的物质的量之比．
（2）若需制造5.10t钾玻璃，需用K₂CO₃、CaCO₃和SiO₂各多少t？
（3）写出制钾玻璃的化学方程式及钾玻璃的主要成分．

Answer 1

考点：含硅矿物及材料的应用,物质的量的相关计算

专题：计算题

分析：（1）利用质量分数确定这三种氧化物的物质的量之比；
（2）根据CaCO₃～CaO，K₂O～K₂CO₃，计算原料的物质的量之比，再根据需制造5.10t钾玻璃求解；
（3）在玻璃熔炉中碳酸钙可以和二氧化硅之间发生反应生成硅酸钙和二氧化碳、碳酸钾可以和二氧化硅之间发生反应生成硅酸钾和二氧化碳；钾玻璃的主要成分为CaSiO₃、K₂SiO₃和SiO₂；

解答： 解：（1）钾玻璃中各成分的质量分数为：18.4%的K₂O、11.0%的CaO和70.6%的SiO₂，则物质的量之比n（K₂O）：n（CaO）：n（SiO₂）=

18.4

94

：

：11.0

56

：

：70.6

60

=1：1：6，
答：三种氧化物的物质的量之比1：1：6；  
（2）根据元素守恒可知：K₂O～K₂CO₃；CaO～CaCO₃；所以，原料的物质的量之比就等于K₂O、CaO、SiO₂三者物质的量之比，故生产这种钾玻璃的原料K₂CO₃、CaCO₃、SiO₂的物质的量之比=1：1：6，质量比为138×1：1×100：6×60=138：100：360，制造5.10t钾玻璃需K₂CO₃、CaCO₃、SiO₂的总质量为5.1×

138+100+60×6

94+56+60×6

=5.98吨，需K₂CO₃、CaCO₃、SiO₂的质量分别为5.98×

138

598

=1.38吨、5.98×

100

598

=1.00吨，5.98×

6×60

598

=3.60吨，
答：K₂CO₃、CaCO₃、SiO₂的质量分别为1.38吨、1.00吨、3.60吨；
（3）在玻璃熔炉中碳酸钙可以和二氧化硅之间发生反应CaCO₃+SiO₂

高温  .

CaSiO₃+CO₂↑生成硅酸钙和二氧化碳，碳酸钾可以和二氧化硅之间发生反应K₂CO₃+SiO₂

高温  .

K₂SiO₃+CO₂↑生成硅酸钾和二氧化碳，所以
钾玻璃的主要成分为CaSiO₃、K₂SiO₃和SiO₂，因n（K₂O）：n（CaO）：n（SiO₂）=1：1：6，或用氧化物表示为：K₂O?CaO?6SiO₂，
答：化学反应为CaCO₃+SiO₂

高温  .

CaSiO₃+CO₂↑、K₂CO₃+SiO₂

高温  .

K₂SiO₃+CO₂↑；钾玻璃的主要成分为CaSiO₃、K₂SiO₃和SiO₂或K₂O?CaO?6SiO₂．

点评：本题考查学生化学和生活以及工业生产之间的关系，是一道理论和实际结合的题目，注意掌握玻璃的生产原理以及所需原料的质量计算，题目难度中等．