Question

分子篩可用于物質(zhì)的分離提純．某種型號的分子篩的工業(yè)生產(chǎn)流程可簡單表示如下：

（1）在加NH₃?H₂O調(diào)節(jié)pH的過程中，若pH控制不當會有Al（OH）₃生成．已知常溫下，Al（OH）₃濁液的pH=3，其K_sp=1×10^-36，則其中c（Al³⁺）=

 

．
（2）生產(chǎn)流程中所得濾液的主要成分為

 

（寫化學式）．
（3）假設(shè)生產(chǎn)流程中鋁元素和硅元素均沒有損耗，鈉原子的利用率為10%，試通過計算確定該分子篩的化學式（寫出計算過程）．

 

（4）分子篩的孔道直徑為4A稱為4A型分子篩；當Na⁺被Ca²⁺取代時就制得5A型分子篩，當Na⁺被K⁺取代時就制得3A型分子篩．要高效分離正丁烷（分子直徑為4.65A）和異丁烷（分子直徑為5.6A）應該選用

 

型的分子篩．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)K_sp=c（Al³⁺）×c³（OH^-）計算；
（2）由（3）可知鈉原子的利用率為10%，且加入氨水，則濾液中一定含有硫酸鈉和硫酸銨；
（3）計算n[Al₂（SO₄）₃]、n（Na₂SiO₃），結(jié)合鈉原子的利用率為10%，以及分子篩的質(zhì)量計算水的質(zhì)量，進而計算物質(zhì)的量，可確定分子式；
（4）分離正丁烷和異丁烷，應選用分子篩的型號介于4.65A～5.6A之間．

解答：解：（1）Al（OH）₃濁液的pH=3，則c（OH^-）=10^-11mol/L，由可知K_sp=c（Al³⁺）×c³（OH^-），則c（Al³⁺）=

1×10-36

(1×10-11)3

mol/L=0.001mol?L^-1，
故答案為：0.001mol?L^-1；
（2）由（3）可知鈉原子的利用率為10%，且加入氨水，則濾液中一定含有硫酸鈉和硫酸銨故答案為：Na₂SO₄、（NH₄）₂SO₄；
（3）n[Al₂（SO₄）₃]=

34.2g

342g/mol

=0.1mol，n（Na₂SiO₃）=

122g

122g/mol

=1mol，
則n（Al₂O₃）=0.1mol，n（SiO₂）=1mol，
因鈉原子的利用率為10%，則n（Na₂O）=1mol×10%=0.1mol，
又分子篩的質(zhì)量為87.2g，
則n（H₂O）=

87.2g-0.1mol×102g/mol-1mol×60g/mol-0.1mol×62g/mol

18g/mol

=0.6mol，
則n（Na₂O）：n（Al₂O₃）：n（SiO₂）：n（H₂O）=0.1mol：0.1mol：1mol：0.6mol═1：1：10：6，
所以分子篩的化學式為Na₂O?Al₂O₃?10SiO₂?6H₂O或Na₂（Al₂Si₁₀O₂₄）?6H₂O，
故答案為：Na₂O?Al₂O₃?10SiO₂?6H₂O或Na₂（Al₂Si₁₀O₂₄）?6H₂O；
（4）分離正丁烷和異丁烷，應選用分子篩的型號介于4.65A～5.6A之間，則應選用5A型，故答案為：5A．

點評：本題考查較為綜合，側(cè)重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，為高考常見題型和高頻考點，注意把握題給信息，把握信息抽去能力的培養(yǎng)，從質(zhì)量守恒的角度計算分子篩的化學式，難度中等．