Question

以氯化鉀和硫酸亞鐵原料生產硫酸鉀和氧化鐵紅顏料，其主要流程如下：
已知：溶液呈堿性，30℃以上溶液中大量分解。

（1）寫出溶液中的物料守恒___________________________________
（2）寫出沉淀池I中反應的化學方程式_______________________，該反應必須控制的反應條件是___________________________。
（3）檢驗沉淀I中沉淀是否完全的方法是__________________________________。
（4）酸化的目的是___________________________。
（5）在沉淀池II中，為使晶體分離出來用到過濾操作，過濾時用到的主要玻璃儀器是__________________________。
（6）N、P、K、S都是植物生長所需的重要元素。濾液A可做復合肥料，因為其中含有___________等元素。
（7）中國海洋大學應用化學研究所在乙醇燃料電池技術方面獲得突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆。乙醇燃料電池的工作原理如圖怕示。
①該電池工作時，c口通入的物質為___________。
②該電池負極的電極反應式為_____________________________________。

Answer 1

（1）[NH₄⁺]+[NH₃?H₂O]=[CO₃²?]+[H₂CO₃]+[HCO₃?] （2分）
（2）2NH₄HCO₃ + FeSO₄ = FeCO₃↓+ (NH₄)₂SO₄ + CO₂↑+ H₂O （2分）；反應溫度低于30℃ （1分）
（3）取沉淀池Ⅰ的濾液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若無紅色出現，說明沉淀完全。（合理即可）（2分）
（4）除去溶液中的HCO₃? （2分）
（5）普通漏斗、燒杯、玻璃棒（2分 不全得1分，下同）
（6）K、S 、K （2分）
（7）O₂（1分）；C₂H₆O – 12e? + 3H₂O = 2CO₂ +12H⁺（2分）

解析試題分析：（1）物料守恒的實質是元素守恒，NH₄HCO₃溶液中N元素與C元素物質的量相等，所以[NH₄⁺]+[NH₃?H₂O]=[CO₃²?]+[H₂CO₃]+[HCO₃?]
（2）碳酸氫根離子和亞鐵離子之間發生雙水解反應生成碳酸亞鐵沉淀，并放出二氧化碳，反應的原理方程式為：2NH₄HCO₃+FeSO₄=FeCO₃↓+（NH₄ ）₂SO₄+CO₂↑+H₂O，為防止較高溫度下碳酸氫銨的分解，要注意溫度的選擇，反應溫度低于30℃。
（3）亞鐵離子可以被氯氣氧化為三價鐵離子，亞鐵離子遇到硫氰酸鉀不顯色，但是三價鐵遇到硫氰酸鉀顯示紅色，檢驗沉淀池I中Fe²⁺沉淀是否完全的方法是：取沉淀池I的濾液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若無紅色出現，說明沉淀完全。
（4）沉淀池Ⅰ中，除了生成的碳酸亞鐵之外，溶液匯總會含有過量的碳酸氫銨，加入酸，酸化的目的是除去溶液中的HCO₃^-。        
（5）由題目看出在Ⅲ反應中生成的K₂SO₄為固體，而K₂SO₄在無機溶劑中溶解度是比較大的，要想使K₂SO₄析出只能降低其溶解度所以加入醇類溶劑目的降低K₂SO₄的溶解度。
（6）濾液A的成分中含有（NH₄ ）₂SO₄以及KCl，即含有N、S、K元素，屬于復合肥料。
（7）根據圖中H⁺移動方向，可知右側電極為燃料電池的正極，所以c口通入的物質為O₂；由圖可知電解質溶液中含H⁺，所以乙醇和水反應，根據化合價的變化，C₂H₅OH失去12e?，可得電極方程式：C₂H₆O – 12e? + 3H₂O = 2CO₂ +12H⁺
考點：本題考查化學工藝流程的分析、物料守恒、化學方程式及電極方程式的書寫、離子的檢驗、基本儀器、燃料電池的分析。