Question

15．以氯化鉀和硫酸亞鐵原料生產(chǎn)硫酸鉀和氧化鐵紅顏料，其主要流程如下（圖1）：

已知：NH₄HCO₃溶液呈堿性，30℃以上溶液中NH₄HCO₃大量分解．
（1）寫出NH₄HCO₃溶液中的物料守恒c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=c（H₂CO₃）+c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）．
（2）寫出沉淀池I中反應(yīng)的化學(xué)方程式2NH₄HCO₃+FeSO₄=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O，該反應(yīng)必須控制的反應(yīng)條件是反應(yīng)溫度低于30℃．
（3）檢驗(yàn)沉淀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(wú)紅色出現(xiàn)，說(shuō)明沉淀完全．
（4）酸化的目的是除去溶液中的HCO₃^-．
（5）在沉淀池Ⅱ中，為使K₂SO₄晶體分離出來(lái)用到過(guò)濾操作，過(guò)濾時(shí)用到的主要玻璃儀器是漏斗、燒杯、玻璃棒．
（6）N、P、K、S都是植物生長(zhǎng)所需的重要元素．濾液A可做復(fù)合肥料，因?yàn)槠渲泻�有N、S、K等元素．
（7）中國(guó)海洋大學(xué)應(yīng)用化學(xué)研究所在乙醇燃料電池技術(shù)方面獲得突破，組裝出了自呼吸電池及主動(dòng)式電堆．乙醇燃料電池的工作原理如圖2所示．
①該電池工作時(shí)，c口通入的物質(zhì)為O₂．
②該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃CH₂OH-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

Answer 1

分析 硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應(yīng)生成二氧化碳、碳酸亞鐵和硫酸按溶液，碳酸亞鐵在空氣中灼燒被氧化得到氧化鐵，硫酸銨溶液中加硫酸酸化再加氯化鉀可得硫酸鉀和氯化銨，分離后得硫酸鉀晶體和氯化銨溶液，
（1）NH₄HCO₃中碳元素和氮元素物質(zhì)的量相等，據(jù)此書(shū)寫物料守恒式；
（2）NH₄HCO₃和FeSO₄之間會(huì)發(fā)生雙水解反應(yīng)，碳酸氫銨受熱易分解；
（3）亞鐵離子遇到硫氰酸鉀不顯色，但是三價(jià)鐵遇到硫氰酸鉀顯示紅色；
（4）根據(jù)除雜的方法結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)回答；
（5）過(guò)濾操作用到的主要玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒；
（6）根據(jù)濾液A的成分來(lái)確定含有的元素，結(jié)合復(fù)合肥料的概念來(lái)回答；
（7）①根據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負(fù)極，負(fù)極上通入燃料；
②負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應(yīng)生成二氧化碳、碳酸亞鐵和硫酸按溶液，碳酸亞鐵在空氣中灼燒被氧化得到氧化鐵，硫酸銨溶液中加硫酸酸化再加氯化鉀可得硫酸鉀和氯化銨，分離后得硫酸鉀晶體和氯化銨溶液，
（1）NH₄HCO₃中碳元素和氮元素物質(zhì)的量相等，所以NH₄HCO₃溶液中的物料守恒式為c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=c（H₂CO₃）+c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-），
故答案為：c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=c（H₂CO₃）+c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）；
（2）碳酸氫根離子和亞鐵離子之間發(fā)生雙水解反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀，并放出二氧化碳，反映的原理方程式為：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，
故答案為：2NH₄HCO₃+FeSO₄=FeCO₃↓+（NH₄ ）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；反應(yīng)溫度低于30℃；
（3）亞鐵離子可以被氯氣氧化為三價(jià)鐵離子，亞鐵離子遇到硫氰酸鉀不顯色，但是三價(jià)鐵遇到硫氰酸鉀顯示紅色，檢驗(yàn)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(wú)紅色出現(xiàn)，說(shuō)明沉淀完全，
故答案為：取沉淀池I的濾液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若無(wú)紅色出現(xiàn)，說(shuō)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(huì)含有過(guò)量的碳酸氫銨，加入酸，酸化的目的是除去溶液中的HCO₃^-，
故答案為：除去溶液中的HCO₃^-；         
（5）過(guò)濾操作用到的主要玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒，
故答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒；
（6）濾液A的成分中含有（NH₄ ）₂SO₄以及KCl，即其中含有N、S、K元素，屬于復(fù)合肥料，
故答案為：N、S、K；
（7）①據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，右側(cè)電極為正極，正極上氧氣得電子，左側(cè)電極為負(fù)極，負(fù)極上通入燃料乙醇，所以c口通入的物質(zhì)為O₂，
故答案為：O₂；
②負(fù)極上乙醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CH₃CH₂OH-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案為：CH₃CH₂OH-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題為化工生產(chǎn)題型，主要考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，綜合性較強(qiáng)，難度大．