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）[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）

【解析】

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+

考点：本题考查化学工艺流程的分析、物料守恒、化学方程式及电极方程式的书写、离子的检验、基本仪器、燃料电池的分析。