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)
(1)5A(2)2Al3++3SiO32-+6H2O=2Al(OH)3+3H2SiO3
(3)Na+,NH4+,SO42-;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
题目分析:(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++3SiO32-+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+、SO42-。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NaxAlySiZOn·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。