1.離子篩是一種具有空隙結(jié)構(gòu)的化合物。首先合成一種含目標(biāo)離子的化合物,稱作離子篩前體。然后在不破壞前體晶體結(jié)構(gòu)的前提下,將目標(biāo)離子從中洗脫出來,即得到相應(yīng)的離子篩。如圖是一種用作離子篩前體的化合物晶胞示意圖。晶胞為立方體,圖1將晶胞劃分為八個(gè)小立方體,用灰白兩色區(qū)分,每種顏色各四個(gè)小立方體。白色小立方體對(duì)應(yīng)圖2A結(jié)構(gòu),灰色小立方體對(duì)應(yīng)圖2B結(jié)構(gòu)。
(1)該化合物的化學(xué)式為
。
(2)設(shè)晶胞棱長為anm,NA表示阿伏加德羅常數(shù),則該晶胞的密度是
g/cm3(寫出計(jì)算式即可)。
(3)該化合物的制備方法為:將硫酸錳和氨水混合得到Mn(OH)2沉淀,將其過濾留在燒杯中,加入蒸餾水,加熱攪拌,加入乙醇作為分散劑,逐滴加入適量的10%H2O2溶液,控制滴加速度即得Mn3O4沉淀。將Mn3O4過濾、洗滌、干燥后,與一定量Li2CO3混合,高溫反應(yīng)得到最終產(chǎn)品。請(qǐng)寫出利用氫氧化錳制備最終產(chǎn)品的各步反應(yīng)化學(xué)方程式:
。
(4)用鹽酸洗脫該化合物中的鋰離子后制成粉狀離子篩。將100mg粉狀離子篩置入200mL含Li+、Na+、K+、Mg2+的溶液中,在30℃恒溫下攪拌溶液,達(dá)到吸附平衡后取上清液,測(cè)定溶液中各離子的濃度。離子篩對(duì)溶液中某種離子的吸附容量Q1的計(jì)算式為:Qt=,式中V是溶液的體積,c0和ct分別表示開始吸附和t時(shí)刻離子的濃度,W表示離子篩的質(zhì)量。
金屬離子 |
c0(mmol/L) |
ct(mmol/L) |
Li+ |
9.942 |
8.790 |
Na+ |
9.151 |
9.138 |
K+ |
9.719 |
9.694 |
Mg2+ |
5.554 |
5.225 |
結(jié)合如表中數(shù)據(jù),對(duì)比吸附容量Q
t可知,該離子篩對(duì)
(填離子符號(hào))的吸附能力最弱。
(5)為了方便使用,可用殼聚糖為黏合劑將粉狀離子篩制成粒狀離子篩。殼聚糖可以看作以氨基葡萄糖為單體的聚合物,其結(jié)構(gòu)如圖:
根據(jù)殼聚糖結(jié)構(gòu)寫出其單體的分子式:
。