Question

14．碘被稱為“智力元素”，科學(xué)合理地補(bǔ)充碘可防治碘缺乏病，KI、KIO₃曾先后用于加碘鹽中．
（1）工業(yè)上可以通過(guò)鐵屑法生產(chǎn)KI，其工藝流程如下：

①反應(yīng)Ⅰ生成鐵與碘的化合物，若該化合物中鐵元素與碘元素的質(zhì)量比為21：127，則加入足量碳酸鉀時(shí)，反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑．
②操作A包括加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾；用冰水洗滌的目的是洗滌除去表面可溶性雜質(zhì)，同時(shí)減少KI的溶解損失．
（2）KIO₃可以通過(guò)H₂O₂氧化I₂先制得HIO₃，然后再用KOH中和的方法進(jìn)行生產(chǎn)．
①烹飪時(shí)，含KIO₃的食鹽常在出鍋前加入，其原因是在較高溫度下K1O₃易分解．
②若制得1284kg KIO₃固體，理論上至少需消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水1700kg．
③KIO₃還可通過(guò)如圖所示原理進(jìn)行制備．
電解時(shí)，陽(yáng)極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為I^-+6OH^-+6e^-═IO₃^-+3H₂O；陰極上觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生．若忽略溶液體積的變化，則電解結(jié)束后陰極區(qū)的pH與電解前相比增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）①．鐵元素與碘元素的質(zhì)量比為21：127，鐵、碘原子個(gè)數(shù)比為3：8，反應(yīng)Ⅰ生成了Fe₃I₈，反應(yīng)Ⅱ是Fe₃I₈和碳酸鉀反應(yīng)生成四氧化三鐵、二氧化碳與KI；
②．操作A是從溶液中獲得KI晶體；用冰水洗滌，洗滌除去表面可溶性雜質(zhì)，同時(shí)減少KI的溶解損失；
（2）①．碘酸鉀熱穩(wěn)定性差，加熱容易分解；
②．氧化時(shí)發(fā)生反應(yīng)：5H₂O₂+I₂=2HIO₃+4H₂O，可得關(guān)系式為：2KIO₃～5H₂O₂，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算；
③．電解時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，碘離子失去電子變成碘酸根離子，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水中的氫離子得到電子生成氫氣，同時(shí)有堿生成，電解結(jié)束后陰極區(qū)的pH增大．

解答 解：（1）①．鐵元素與碘元素的質(zhì)量比為21：127，鐵、碘原子個(gè)數(shù)比為$\frac{21}{56}$：$\frac{127}{127}$=3：8，反應(yīng)Ⅰ生成了Fe₃I₈，反應(yīng)Ⅱ是Fe₃I₈和碳酸鉀反應(yīng)生成四氧化三鐵、二氧化碳與KI，反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)方程式是：Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；
故答案是：Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；
②．反應(yīng)Ⅱ的濾液需要經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，初步得到碘化鉀；由于碘化鉀混有可溶性雜質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)洗滌才能得到較純凈的產(chǎn)品，故用冰水洗滌，洗滌除去表面可溶性雜質(zhì)，同時(shí)減少KI的溶解損失，
故答案是：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾； 洗滌除去表面可溶性雜質(zhì)，同時(shí)減少KI的溶解損失；
（2）①．由于碘酸鉀的熱穩(wěn)定性較差，在較高溫度下K1O₃易分解，烹飪時(shí)含KIO₃的食鹽常在出鍋前加入，
故答案是：在較高溫度下K1O₃易分解；
②．氧化時(shí)發(fā)生反應(yīng)：5H₂O₂+I₂=2HIO₃+4H₂O，
設(shè)需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水x kg，則：
2KIO₃～～～～～5H₂O₂
2×214        170
1284kg        xkg×30%
所以2×214：170=1284kg：xkg×30%
解得x=1700
故答案為：1700；
③．電解時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，碘離子失去電子變成碘酸根離子，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：I^-+6OH^-+6e^-═IO₃^-+3H₂O，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水中的氫離子得到電子生成氫氣，同時(shí)有堿生成，陰極有氣泡生成，電解結(jié)束后陰極區(qū)的pH增大，
故答案是：I^-+3H₂O═IO₃^-+3H₂↑；有氣泡產(chǎn)生；增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，涉及物質(zhì)分離提純、氧化還原反應(yīng)、電解原理應(yīng)用，注意掌握實(shí)驗(yàn)基本操作，注重學(xué)生知識(shí)的遷移應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．