Question

4．“分子篩”是一種具有多孔結構的鋁硅酸鹽（NaAlSiO₄•nH₂O），其中有許多籠狀孔穴和通道能讓直徑比孔穴小的分子通過而將大的分子留在外面，故此得名，利用鋁灰（主要成分為Al，Al₂O₃，AlN，FeO等）制備“分子篩”的一種工藝如下：

（1）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5A型的分子篩．
（2）鋁灰在90℃時水解的化學方程式為AlN+3H₂O$\frac{\underline{\;90℃\;}}{\;}$Al（OH）₃+NH₃↑；，“水解”采用90℃而不在室溫下進行的原因是降低NH₃在水中的溶解度，促使NH₃逸出
（3）“酸溶”時，為降低生產成本，應選擇的酸為鹽酸，理由是反應中的副產物可生產得鹽酸，降低生產成本
（4）“氧化”時，發生主要反應的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O
（5）該工藝中濾渣的成分是Fe（OH）₃
（6）“膠體”調節pH后過濾所得“晶體”需洗滌，如何證明該晶體已經洗滌干凈取最后一次洗滌濾液，滴入硝酸酸化的硝酸銀，若無白色沉淀出現，則說明洗滌干凈，否則就沒有洗滌干凈．

Answer 1

分析 鋁灰主要成分為Al、Al₂O₃、AlN、FeO等加入水發生反應，AlN和水反應生成氫氧化鋁和氨氣，加入鹽酸酸溶后，生成氯化鋁溶液和氯化亞鐵溶液，同時鋁與鹽酸會放出氫氣，加入漂白液氧化亞鐵離子為鐵離子，濃縮海水，除雜后電解，得氫氧化鈉溶液，在加入漂白液后的溶液中加入氫氧化鈉，得到氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液，過濾后，在得到的濾液中加入硅酸鈉和二氧化碳，攪拌得膠體，在溶液中通入前面水解產生的氨氣，調節pH值到9，過濾得到晶體和濾液，將得到的晶體焙燒后得NaAlSiO₄•nH₂O，濾液中主要含有氯化銨；
（1）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；
（2）鋁灰中的AlN和水發生水解反應生成氫氧化鋁沉淀和氨氣，加熱可以促進氮化鋁水解生成氨氣；
（3）在酸溶時有氫氣產生，電解鹽酸水也有氫氣和氯氣產生，氯氣和氫氣可反應生成氯化氫，溶于水得鹽酸，可用于酸溶，降低生產成本；
（4）氧化時主要是次氯酸根離子氧化亞鐵離子生成鐵離子；
（5）根據上面的分析可知該工藝中濾渣的成分；
（6）“膠體”調節pH后過濾所得“晶體”需洗滌，通過檢驗晶體表面 是否有氯離子可判斷洗滌是否干凈．

解答 解：（1）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；
（2）鋁灰中的AlN和水發生水解反應生成氫氧化鋁沉淀和氨氣，反應的化學方程式為：AlN+3H₂O$\frac{\underline{\;90℃\;}}{\;}$Al（OH）₃+NH₃↑，加熱可以促進氮化鋁水解生成氨氣，降低NH₃在水中的溶解度，促使NH₃逸出；
故答案為：AlN+3H₂O$\frac{\underline{\;90℃\;}}{\;}$Al（OH）₃+NH₃↑；降低NH₃在水中的溶解度，促使NH₃逸出；
（3）在酸溶時有氫氣產生，電解鹽酸水也有氫氣和氯氣產生，氯氣和氫氣可反應生成氯化氫，溶于水得鹽酸，可用于酸溶，即反應中的副產物可生產得鹽酸，降低生產成本，所以酸溶時用鹽酸，
故答案為：鹽酸；反應中的副產物可生產得鹽酸，降低生產成本；
（4）氧化時主要是次氯酸根離子氧化亞鐵離子生成鐵離子，反應的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（5）根據上面的分析可知該工藝中濾渣的成分為Fe（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃；
（6）“膠體”調節pH后過濾所得“晶體”需洗滌，通過檢驗晶體表面是否有氯離子可判斷洗滌是否干凈，其操作為取最后一次洗滌濾液，滴入硝酸酸化的硝酸銀，若無白色沉淀出現，則說明洗滌干凈，否則就沒有洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌濾液，滴入硝酸酸化的硝酸銀，若無白色沉淀出現，則說明洗滌干凈，否則就沒有洗滌干凈．

點評 本題考查較為綜合，側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，從質量守恒的角度計算分子篩的化學式，難度中等．