题目

题型：不详难度：来源：

分子筛具有吸附能力强，热稳定性高等优良性能，使得分子筛获得广泛应用，某种型号分子筛的工业生产流程可表示如下：

在滴加氨水调节pH=9的过程中，若pH控制不当，会有Al(OH)₃生成，假设生产过程中铝元素、硅元素均没有损失，钠原子利用率为10%。
（1）分子筛的直径为4A(1A=10^－10m)称为4A型分子筛，当Na⁺被Ca²⁺取代时就制得5A型分子筛，当Na⁺被K⁺取代时就制得6A型分子筛。要高效分离正丁烷(分子直径为4．65A)和异丁烷(分子直径为5．6A)应该选用_______型分子筛。
（2）Al₂(SO₄)₃溶液与Na₂SiO₃溶液反应生成胶体的离子方程式为________________________
（3）该生产流程中所得滤液里含有的离子除H⁺、OH^－外，主要还有         等离子。检验其中金属阳离子的操作方法是            ；
（4）加NH₃•H₂O调节pH后，加热到90℃并趁热过滤的原因可能是                  。
（5）该生产流程中所得分子筛的化学式为                 。（用氧化物形式表示）

答案

（1）5A（2）2Al³⁺+3SiO₃^2-+6H₂O=2Al(OH)₃+3H₂SiO₃
（3）Na⁺,NH₄⁺,SO₄^2-;将铂丝（或铁丝）在酒精灯上加热至无色，蘸取待测溶液放在酒精灯外焰上灼烧，若火焰呈黄色，则待测液中含有Na⁺;
（4）加热能促使胶体凝聚，趁热过滤可防止其它杂质晶体析出。
（5）Na₂O·Al₂O₃·10SiO₂·6H₂O

解析

试题分析：（1）由于正丁烷的分子直径为4．65A，异丁烷的分子直径为5．6A，所以应该选择5A型分子筛才可以将二者分离开。（2）Al₂(SO₄)₃是强酸弱碱盐， Na₂SiO₃是强碱弱酸盐，二者在溶液反应生成胶体的离子方程式为2Al³⁺+3SiO₃^2-+6H₂O=2Al(OH)₃+3H₂SiO₃。（3）根据质量守恒定律，可知在该生产流程中所得滤液里含有的离子除H⁺、OH^－外，主要还有Na⁺、NH₄⁺、SO₄^2-。可以用焰色反应来检验其中金属阳离子Na⁺。具体操作方法是将铂丝（或铁丝）在酒精灯上加热至无色，蘸取待测溶液放在酒精灯外焰上灼烧，若观察到火焰呈黄色，则待测液中含有Na⁺。（4）加NH₃•H₂O调节pH后，加热到90℃并趁热过滤是因为加热能促使胶体凝聚，趁热过滤可防止其它杂质晶体析出而导致胶体不纯。（5）由于在生产过程中铝元素、硅元素均没有损失，钠原子利用率为10%。n(Al)=(34．2g÷342g/mol)×2=0．2mol；n(Si)=122g÷122g/mol=1mol；n(Na)=2n(Si)=2mol。所以在胶体中的Al:0．2mol;Si:1mol;Na: 2mol×10%=0．2mol;由于在化合物中的正负化合价的代数和为0，所以2n(O)=0．2×3+1×4＋0．2×1．解得n(O)=2．4．所以n(Na): n(Al): n(Si): n(O)=0．2:0．2:1:2．4=1:1:5:12．由于分子筛的化学式为Na_xAl_ySi_ZO_n·mH₂O。质量为87．2g．{87．2g÷(382＋18m)g/mol}×1=0．2;解得m=3．因此该分子筛的化学式为NaAlSi₅O₁₂·3H₂O．分子筛可以用不同的形式表示。在变化的过程中个元素的物质的量的比不能发生变化。所以用氧化物的形式表示为Na₂O·Al₂O₃·10SiO₂·6H₂O。