Question

NH₄HCO₃的分解温度是 35℃。以氯化钾和制取二氧化钛的副产品硫酸亚铁为原料生产铁红颜料和过二硫酸铵等，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：

（1）气体x是_________，反应 I 需控制反应温度低于35℃ , 其目的是_______。

（2）反应I的离子方程式为 ___________，FeCO₃灼烧的反应方程式为 __________。

（3）各物质的溶解度曲线如图，晶体z是____，简述反应III发生的原因 ________，工业生产上常在反应III的过程中加入一定量的乙醇，其目的是_____________。

（4）反应IV 常用于生产(NH₄)₂S₂O₈ (过二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，气体y是__________，阳极发生的电极反应可表示为_______________    。

Answer

CO2或二氧化碳 防止 NH4HCO3分解（或减少 Fe2＋的水解） Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+H2O+CO2↑ 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 K2SO4 在相同温度下，K2SO4最先达到饱和或 K2SO4溶解度最小或 K2SO4溶解度比 KCl、(NH4)2SO4小或离子反应向生成溶解度更小的 K2SO4的方向进行，故先析出 降低 K2SO4 的溶解度 H2 2SO42－-2e- = S2O82－或 2HSO4－-2e- = 2H++S2O82－

【解析】

反应I是FeSO4与NH4HCO3反应生成FeCO3、H2O和CO2，过滤得到沉淀碳酸亚铁，碳酸亚铁在氧气中灼烧生成氧化铁和二氧化碳，滤液为硫酸铵和NH4HCO3，向滤液中加入稀硫酸反应生成硫酸铵，硫酸铵加入KCl发生复分解反应生成硫酸钾和氯化铵，电解硫酸铵得到过二硫酸铵。

⑴根据分析得到气体x是CO2，根据题中信息NH4HCO3的分解温度是 35℃，因此反应I需控制反应温度低于35℃，其目的是防止NH4HCO3分解(或减少 Fe2＋的水解)；故答案为：CO2或二氧化碳；防止NH4HCO3分解(或减少 Fe2＋的水解)。

⑵反应I是 Fe2+与HCO3－ 反应生成FeCO3、H2O和CO2，其离子方程式为Fe2++2HCO3－ = FeCO3↓+H2O+CO2↑，FeCO3灼烧与氧气反应生成氧化铁和二氧化碳，其反应方程式为 FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2；故答案为：Fe2++2HCO3－ = FeCO3↓+H2O+CO2↑；FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2。

⑶各物质的溶解度曲线如图，在相同温度下，K2SO4溶解度最小，离子反应向生成溶解度更小的K2SO4的方向进行，因此先析出晶体z是K2SO4，工业生产上常在反应III的过程中加入一定量的乙醇，其目的是降低 K2SO4 的溶解度；故答案为：K2SO4；在相同温度下，K2SO4最先达到饱和或 K2SO4溶解度最小或 K2SO4溶解度比 KCl、(NH4)2SO4小或离子反应向生成溶解度更小的 K2SO4的方向进行，故先析出；降低 K2SO4的溶解度。

⑷反应IV常用于生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)，反应IV是电解硫酸根或硫酸氢根生成(NH4)2S2O8，化合价升高，发生氧化反应，在阳极反应，因此阴极是氢离子得到电子生成氢气，故气体y是H2，阳极发生的电极反应可表示为2SO42−−2e－ = S2O82−或2HSO4－−2e－ = 2H++S2O82−；故答案为：H2；2SO42−−2e－ = S2O82−或2HSO4－−2e－ = 2H++S2O82−。