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3.被稱為“智慧元素”--碘的單質(zhì)及其化合物應用十分廣泛,碘化鈉常用于醫(yī)療和照相業(yè)等.某實驗小組模擬其工業(yè)制備工藝流程如圖1:

請回答下列問題:
(1)操作A包括加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾;用冰水洗滌的目的是洗滌除去表面可溶性雜質(zhì),同時盡量減少NaI的溶解損失;反應②的離子方程式為2Fe+IO3-+3H2O═2Fe(OH)3+I-
(2)某同學推測得到的成品除含有NaI外,還可能有NaIO3和NaOH,并設計如下方案進行檢驗,實驗結(jié)果表明其推測正確.
已知:IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O2;NaIO3水溶液呈中性.
限選試劑:1mol•L-1H2SO4溶液、2mol•L-1HNO3溶液、淀粉溶液、酚酞試液、石蕊試液、蒸餾水.其它儀器和用品自選.
 實驗方案 實驗現(xiàn)象 結(jié)論
 將白色晶體溶于水,并滴2滴淀粉溶液 得到無色溶液 
 取少量溶液于試管A中,加入足量的1mol•L-1H2SO4 溶液呈藍色 溶液中含IO3-
 另取少量溶液于試管B中,滴入幾滴酚酞溶液溶液變紅 溶液中含大量OH-
(3)如圖2裝置Ⅰ為一種可充電電池的示意圖,其中的離子交換膜只允許Na+通過,該電池充、放電的化學方程式為Na2S4+3NaI?2Na2S2+NaI3,裝置Ⅱ為電解池的示意圖.當閉合開關S時,電極X附近溶液先變紅.此時,電極B上發(fā)生反應的電極反應式為NaI3+2Na++2e-=3NaI.電極Y上發(fā)生氧化(填“氧化”、“還原”)反應.裝置Ⅱ溶液的體積為100mL,電解結(jié)束后若X極生成1.12L(已換算成標準狀況)氣體,則此時溶液的pH=14(假設溶液體積沒有變化).

分析 由制備流程可知,碘與NaOH溶液反應生成NaI、NaIO3,加入Fe與NaIO3發(fā)生氧化還原反應生成NaI、氫氧化鐵,過濾后得到的NaI溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到NaI,
(1)過濾后得到的NaI溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過濾可得到NaI;洗滌洗去碘化鈉表面附著的雜質(zhì),冰水混合物溫度低減少碘化鈉因溫度高溶解的損失;反應②是單質(zhì)鐵與碘酸根離子之間的氧化還原反應,產(chǎn)物中生成氫氧化鐵,根據(jù)電子得失守恒書寫方程式;
(2)NaIO3的檢驗可以根據(jù)碘酸根離子與碘離子在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成碘單質(zhì),然后通過淀粉來檢驗碘單質(zhì)的存在,從而確定碘酸鈉的存在;NaOH溶液的存在可以向溶液中滴加幾滴酚酞溶液,如果溶液顯紅色,說明氫氧化鈉的存在;
(3)當閉合開關S時,X極附近溶液變紅色,說明X極生成OH-離子,為電解池的陰極,發(fā)生反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,則A為原電池的負極,B為原電池的正極,根據(jù)電池充、放電的化學反應方程式為Na2S4+3NaI?2Na2S2+NaI3,可知,負極反應為2Na2S2-2e-=2Na++Na2S4,正極反應為NaI3+2Na++2e-=3NaI,Y極為電解池的陽極,電極反應為2Cl--2e-=Cl2↑,以此解答該題.

解答 解:由制備流程可知,碘與NaOH溶液反應生成NaI、NaIO3,加入Fe與NaIO3發(fā)生氧化還原反應生成NaI、氫氧化鐵,過濾后得到的NaI溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到NaI,
(1)過濾后得到的NaI溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過濾可得到NaI,洗滌洗去碘化鈉表面附著的雜質(zhì),冰水混合物溫度低減少碘化鈉因溫度高溶解的損失;反應②是單質(zhì)鐵與碘酸根離子之間的氧化還原反應,產(chǎn)物中生成氫氧化鐵,離子方程式為2Fe+IO3-+3H2O═2Fe(OH)3+I-,故答案為:加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾;洗滌除去表面可溶性雜質(zhì),同時盡量減少NaI的溶解損失;2Fe+IO3-+3H2O═2Fe(OH)3+I-;
(2)NaIO3的檢驗可以根據(jù)碘酸根離子與碘離子在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成碘單質(zhì),然后通過淀粉來檢驗碘單質(zhì)的存在,從而確定碘酸鈉的存在;NaOH溶液的存在可以向溶液中滴加幾滴酚酞溶液,如果溶液顯紅色,說明氫氧化鈉的存在,具體操作如下,首先將白色晶體溶于水,并滴2滴淀粉溶液,得到無色溶液,然后用兩支試管分別取兩溶液少許,在第一支試管中滴加硫酸,如果存在碘酸鈉,酸性條件下碘酸根離子與碘離子發(fā)生氧化還原反應生成碘單質(zhì),遇淀粉變藍色,在另一支試管中滴入無色的酚酞,如果溶液變紅,說明氫氧化鈉的存在,故答案為:

 實驗方案 實驗現(xiàn)象 結(jié)論
  
加入足量的1 mol•L-1H2SO4
滴入幾滴酚酞溶液溶液變紅
;
(3)當閉合開關S時,X極附近溶液變紅色,說明X極生成OH-離子,為電解池的陰極,發(fā)生反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,則A為原電池的負極,B為原電池的正極,根據(jù)電池充、放電的化學反應方程式為Na2S4+3NaI?2Na2S2+NaI3,可知,負極反應為2Na2S2-2e-=2Na++Na2S4,正極反應為NaI3+2Na++2e-=3NaI,Y極為電解池的陽極,發(fā)生氧化反應,電極反應為2Cl--2e-=Cl2↑,裝置Ⅱ為電解食鹽水,X極發(fā)生電極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,n(H2)=1.12L22.4L/mol=0.05mol,所以溶液中氫氧根離子的濃度為:0.05×20.1=1mol/L,所以溶液的pH為14,故答案為:NaI3+2Na++2e-=3NaI;氧化; 14.

點評 本題考查物質(zhì)制備實驗,明確制備流程中發(fā)生的反應及操作為解答的關鍵,涉及氧化還原反應及碘的特性,化學電源知識,注意從總反應式判斷兩極上的變化和電極反應式的書寫,注重基礎知識的考查,題目難度不大.

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