“分子筛可作为催化剂.催化剂载体或吸附剂．以高岭土(主要成分为Al2O3.SiO2等).石灰石.海水为原料生产“分子筛的工艺流程如图所示．回答下列问题:(1)海水中含Mg2+.Ca2+和SO2-4杂质．为制取NaOH.杂质离子必须除去．“除杂时需按一定顺序加入下列试剂:①过量的NaOH溶液,②过量的Na2CO3溶液,③适量的盐酸,� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

（2011?龙岩模拟）“分子筛”可作为催化剂、催化剂载体或吸附剂．以高岭土（主要成分为Al₂O₃、SiO₂等）、石灰石、海水为原料生产“分子筛”的工艺流程如图所示．回答下列问题：

（1）海水中含Mg²⁺、Ca²⁺和SO^2-₄杂质．为制取NaOH，杂质离子必须除去．“除杂”时需按一定顺序加入下列试剂：①过量的NaOH溶液；②过量的Na₂CO₃溶液；③适量的盐酸；④过量的BaCl₂溶液．正确的添加顺序是

④①②③或①④②③；

．要使Ca²⁺完全沉淀（即溶液中c（Ca²⁺）＜1×10^-5mol/L），溶液中c（CO^2-₃）应不小于

2.9×10^-4mol/L

已知 Ksp（CaCO₃）=2.9×10^-9）．
（2）气体M（过量）和滤液N生成B的离子方程式是

SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-

．
（3）写出副产物A溶于水所得溶液中各离子浓度从大到小的顺序为

c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）

．
（4）上述流程中可以循环利用的物质是

CO₂

．
（5）已知：某高岭土中Al₂O₃的质量分数为35%，则1t高岭土在理论上可制得化学式为Na₂O?Al₂O₃?2SiO₂?9/2H₂O（Al₂O₃的质量分数为28%）的分子筛

1.25

t．

分析：（1）物质除杂的原则是“不增、不减、易分、复原”．注意一点，那就是最后加入加入过量的Na₂CO₃溶液是为了除去过量的Ca²⁺和多余的Ba²⁺，然后进行过滤，除去生成的难溶物，然后加入适量的盐酸，除去多余的CO₃^2-和调节溶液的酸碱性，最后进行蒸发结晶得到纯净的NaCl晶体；根据碳酸钙的溶度积常数计算；
（2）石灰石煅烧生成的气体M为CO₂．高岭土焙烧后的产物主要是SiO₂和Al₂O₃，加NaOH过滤后得到的虑液N主要含有NaAlO₂和Na₂SiO₃，以此书写离子方程式；
（3）碳酸钠水解呈碱性，并且CO₃^2-离子存在两步水解，且第一步水解大于第二步水解，以此判断离子浓度大小顺序；
（4）石灰石分解生成二氧化碳气体，用于工业生成，生成的滤液N中含有碳酸氢钠，加热后又生成二氧化碳气体，可循环利用；
（5）根据氧化铝的质量守恒计算．

解答：解：（1）物质除杂的原则是“不增、不减、易分、复原”．必须了解各个步骤的目的，才能分清操作顺序．加入过量的NaOH溶液是为了除去Mg²⁺，加入过量的BaCl₂溶液是为了除去SO₄^2-，加入过量的Na₂CO₃溶液是为了除去过量的Ca²⁺和多余的Ba²⁺，然后进行过滤，除去生成的难溶物，然后加入适量的盐酸，除去多余的CO₃^2-和调节溶液的酸碱性，最后进行蒸发结晶得到纯净的NaCl晶体．所以其操作顺序的要点是Na₂CO₃溶液必须在BaCl₂溶液之后加入，最后加入盐酸，根据碳酸钙的溶度积常数计算，要使Ca²⁺完全沉淀，应有
c（Ca²⁺）×c（CO^2-₃）≥2.9×10^-9，则c（CO^2-₃）≥

2.9×10-9

1×10-5mol/L

=2.9×10^-4mol/L，故答案为：④①②③或①④②③；2.9×10^-4mol/L；
（2）石灰石煅烧生成的气体M为CO₂．高岭土焙烧后的产物主要是SiO₂和Al₂O₃，加NaOH过滤后得到的虑液N主要含有NaAlO₂和Na₂SiO₃，所以通入足量CO₂后发生反应的方程式为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃+2NaHCO₃．离子方程式为：SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）碳酸钠水解呈碱性，并且CO₃^2-离子存在两步水解，且第一步水解大于第二步水解，则有：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（4）石灰石分解生成二氧化碳气体，用于工业生成，生成的滤液N中含有碳酸氢钠，加热后又生成二氧化碳气体，可循环利用，故答案为：CO₂；
（5）根据氧化铝的质量守恒计算，设生成分子筛的质量为x，则有1t×35%=28%×xt，x=

=1.25t，
故答案为：1.25．

点评：本题是一道以“分子筛”的制备为背景的化学工艺流程题，背景取材较新，但考查的仍是化学基本知识；结合生产生活实际，以解决化学实际问题作思路进行设问，使问题情境真实，充分体现化学与STSE的关系，还化学以本色，能培养学生理论联系实际，学以致用的学习观；试题考察的知识点多，也非常灵活，思维容量较大，题目对化学知识的理解和应用知识能力解决化工生产中有关问题的迁移推理能力要求较高；试题新颖，阅读量大，能考查学生的阅读能力和资料的收集处理能力，同时对学生的审题能力、分析问题、解决问题、文字表达等方面的能力都要求非常高，是一道综合性试题，对学生以后的学习可以起到良好的指导作用．