Question

沸石是一種具有多孔結(jié)構(gòu)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(guò)而將大的分子留在外面，故又稱“分子篩”．“分子篩”在表面化學(xué)中有重要作用，是重要的催化劑和催化劑載體．以高嶺土（主要成分：Al₂Si₂O₇?2H₂O）、石灰石、海水為原料生產(chǎn)“分子篩”的工藝流程如下：

回答下列問(wèn)題
（1）高嶺土主要成分的化學(xué)式可表示為Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O，則分子篩的化學(xué)式也可表示為

 

；
（2）寫出0.1mol/L副產(chǎn)品A溶液中有關(guān)離子濃度關(guān)系的兩個(gè)等式：

 

、

 

；
（3）氣體M和濾液發(fā)生反應(yīng)的任意一個(gè)離子方程式為：

 

；
（4）若用惰性電極電解飽和NaCl溶液一段時(shí)間，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生56L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氣體，電解后溶液體積為500L時(shí)，求所得溶液在常溫時(shí)的pH值（要求寫出解題過(guò)程）．

 

．

Answer 1

分析：（1）硅酸鹽寫成氧化物形式時(shí)，寫氧化物順序是：活潑金屬氧化物、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水，要注意原子守恒；
（2）石灰石煅燒生成的氣體M為CO₂，高嶺土焙燒后的產(chǎn)物主要是SiO₂和Al₂O₃，加NaOH過(guò)濾后得到的慮液N主要含有NaAlO₂和Na₂SiO₃，二氧化碳和偏鋁酸鈉、硅酸鈉溶液反應(yīng)生成分別氫氧化鋁、硅酸和碳酸鈉，所以副產(chǎn)品A中含有碳酸鈉，溶液中存在電荷守恒和物料守恒；
（3）二氧化碳和偏鋁酸鈉、硅酸鈉都發(fā)生反應(yīng)生成沉淀；
（4）用惰性電極電解氯化鈉溶液時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，根據(jù)氯氣和氫氧化鈉之間的關(guān)系式計(jì)算氫氧化鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)C=

n

V

計(jì)算氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度，從而計(jì)算溶液的pH．

解答：解：（1）硅酸鹽寫成氧化物形式時(shí)，寫氧化物順序是：活潑金屬氧化物、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水，所以分子篩的表示式為：Na₂O?Al₂O₃?2SiO₂?2nH₂O，
故答案為：Na₂O?Al₂O₃?2SiO₂?2nH₂O；
（2）石灰石煅燒生成的氣體M為CO₂，高嶺土焙燒后的產(chǎn)物主要是SiO₂和Al₂O₃，加NaOH過(guò)濾后得到的慮液N主要含有NaAlO₂和Na₂SiO₃，二氧化碳和偏鋁酸鈉、硅酸鈉溶液反應(yīng)分別生成氫氧化鋁、硅酸和碳酸鈉，所以副產(chǎn)品A中含有碳酸鈉，溶液中存在電荷守恒和物料守恒，根據(jù)物料守恒得C（Na⁺）=2C（CO₃^2-）+2C（HCO₃^-）+2C（H₂CO₃），根據(jù)電荷守恒得C（Na⁺）+C（H⁺）=2C（CO₃^2-）+C（HCO₃^-）+C（OH^-），
根據(jù)質(zhì)子守恒得2C（H₂CO₃）+C（HCO₃^-）+C（H⁺）=C（OH^-），
故答案為：C（Na⁺）=2C（CO₃^2-）+2C（HCO₃^-）+2C（H₂CO₃）；C（Na⁺）+C（H⁺）=2C（CO₃^2-）+C（HCO₃^-）+C（OH^-）；
（3）二氧化碳和偏鋁酸鈉、硅酸鈉溶液反應(yīng)分別生成氫氧化鋁、硅酸和碳酸鈉，
離子反應(yīng)方程式為：CO₂+2AlO₂^-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-（或CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-）
或CO₂+SiO₃^2-+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-（或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-），
故答案為：CO₂+2AlO₂^-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-（或CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-）
或CO₂+SiO₃^2-+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-（或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-）；
（4）標(biāo)準(zhǔn)狀況下56L氯氣的物質(zhì)的量為2.5mol．設(shè)此時(shí)溶液中生成NaOH的物質(zhì)的量為x
據(jù)2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑ 
                  2     1
                  x    2.5mol     
2：1=x：2.5mol，則x=5.0mol                             
500L溶液中C（OH^-）=

5mol

500L

=0.01mol/L
溶液中C（H⁺）=

1×10-14

0.01

mol/L=10^-12mol/L，所以溶液的pH=-lg10-12=12，
故答案為：12．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了工藝流程，涉及離子反應(yīng)方程式的書寫、電解池原理、離子濃度大小的比較等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，根據(jù)物料守恒及電荷守恒確定離子濃度大小，根據(jù)酸性相對(duì)強(qiáng)弱確定離子反應(yīng)方程式，從而正確解答，難度中等．