Question

（10分）分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高，热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点，使得分子筛获得广泛的应用。某种型号的分子筛的工业生产流程可简单表示如下：

在加NH₃• H₂O调节pH的过程中，若pH控制不当会有Al(OH)₃生成，假设生产流程中铝元素和硅元素均没有损耗,钠原子的利用率为10℅。

（1）分子筛的孔道直径为称为4A型分子筛，当Na⁺被Ca²⁺取代时就制得5型分子筛，当Na⁺被K⁺取代时就制得3型分子筛。要高效分离正丁烷(分子直径为4.65)和异丁烷(分子直径为5.6)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，主要为            。

（4）该生产流程中所得分子筛的化学式为                              。

（5）加NH₃·H₂O调节pH后，加热到90⁰C并趁热过滤的原因可能是          .

Answer

（1）5 ；（2）2Al3+ + 3SiO32- + 6H2O = Al(OH)3 + 3H2SiO3 （3）Na+ 、NH4+ 、SO42-;

（4）Na(AlSi5O12 )·3H2O （5）加热能促进胶体凝聚，趁热过滤可防止其它杂质结晶析出。

【解析】

试题分析：（1）要高效分离正丁烷(分子直径为4.65)和异丁烷(分子直径为5.6)应该选用直径在4.65～5.6之间的5型分子筛；（2）Al2(SO4)3溶液与Na2SiO3溶液发生双水解反应生成胶体的离子方程式为2Al3+ + 3SiO32-+ 6H2O = Al(OH)3 + 3H2SiO3 ；（3）该生产流程中所得滤液里含有的离子除H+、OH-外，主要为Na+ 、NH4+ 、SO42-;（4）n(Al)=（34.2g÷342g/mol）×2=0.2mol；n(Si)=122g÷122g/mol=1mol,n(Na)=2 n(Si) ×10℅=0.2mol；n(Na): n(Al)：n(Si) =0.2:0.2:1: =1:1:5根据化合物中正负化合价的代数和为0，可确定其中含有O原子个数是：（1×1＋1×3＋5×4）÷2=12.在化学式Na(AlSi5O12 )的式量是382，由于含有Na+是0.2mol，所以Na(AlSi5O12 )的质量是0.2mol ×382g/mol=76.4g，而分子筛质量是87.2g,所以含有水的质量是87.2g －76.4g =10.8g,n(H2O)=10.8g÷18g/mol=0.6mol，所以每一摩尔的分子筛中含有水的物质的量是：0.6mol ÷0.2=3，故该分子筛化学式是Na(AlSi5O12 )·3H2O ；（5）加NH3·H2O调节pH后，加热到900C并趁热过滤的原因是加热能促进胶体凝聚，趁热过滤可防止其它杂质结晶析出。

考点：考查物质的选择、离子方程式的书写、守恒法在物质化学式的确定的知识。