Question

以氯化钾和硫酸亚铁原料生产硫酸钾和氧化铁红颜料，其主要流程如下：
已知：溶液呈碱性，30℃以上溶液中大量分解。

（1）写出溶液中的物料守恒___________________________________
（2）写出沉淀池I中反应的化学方程式_______________________，该反应必须控制的反应条件是___________________________。
（3）检验沉淀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，为使晶体分离出来用到过滤操作，过滤时用到的主要玻璃仪器是__________________________。
（6）N、P、K、S都是植物生长所需的重要元素。滤液A可做复合肥料，因为其中含有___________等元素。
（7）中国海洋大学应用化学研究所在乙醇燃料电池技术方面获得突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。乙醇燃料电池的工作原理如图怕示。
①该电池工作时，c口通入的物质为___________。
②该电池负极的电极反应式为_____________________________________。

Answer 1

（1）[NH₄⁺]+[NH₃?H₂O]=[CO₃²?]+[H₂CO₃]+[HCO₃?] （2分）
（2）2NH₄HCO₃ + FeSO₄ = FeCO₃↓+ (NH₄)₂SO₄ + CO₂↑+ H₂O （2分）；反应温度低于30℃ （1分）
（3）取沉淀池Ⅰ的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全。（合理即可）（2分）
（4）除去溶液中的HCO₃? （2分）
（5）普通漏斗、烧杯、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）

试题分析：（1）物料守恒的实质是元素守恒，NH₄HCO₃溶液中N元素与C元素物质的量相等，所以[NH₄⁺]+[NH₃?H₂O]=[CO₃²?]+[H₂CO₃]+[HCO₃?]
（2）碳酸氢根离子和亚铁离子之间发生双水解反应生成碳酸亚铁沉淀，并放出二氧化碳，反应的原理方程式为：2NH₄HCO₃+FeSO₄=FeCO₃↓+（NH₄ ）₂SO₄+CO₂↑+H₂O，为防止较高温度下碳酸氢铵的分解，要注意温度的选择，反应温度低于30℃。
（3）亚铁离子可以被氯气氧化为三价铁离子，亚铁离子遇到硫氰酸钾不显色，但是三价铁遇到硫氰酸钾显示红色，检验沉淀池I中Fe²⁺沉淀是否完全的方法是：取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全。
（4）沉淀池Ⅰ中，除了生成的碳酸亚铁之外，溶液汇总会含有过量的碳酸氢铵，加入酸，酸化的目的是除去溶液中的HCO₃^-。        
（5）由题目看出在Ⅲ反应中生成的K₂SO₄为固体，而K₂SO₄在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使K₂SO₄析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K₂SO₄的溶解度。
（6）滤液A的成分中含有（NH₄ ）₂SO₄以及KCl，即含有N、S、K元素，属于复合肥料。
（7）根据图中H⁺移动方向，可知右侧电极为燃料电池的正极，所以c口通入的物质为O₂；由图可知电解质溶液中含H⁺，所以乙醇和水反应，根据化合价的变化，C₂H₅OH失去12e?，可得电极方程式：C₂H₆O – 12e? + 3H₂O = 2CO₂ +12H⁺