Question

碘被稱為“智力元素”，科學(xué)合理地補(bǔ)充碘可防止碘缺乏病，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，其工藝流程如圖1所示：

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

 

．
②操作A包括

 

；用冰水洗滌的目的是

 

．
（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

 

，
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

 

 kg．
③KIO₃還可通過(guò)如圖2所示原理進(jìn)行制備．電解時(shí)總反應(yīng)的離子方程式為

 

．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

 

（選填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,電解原理,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)題,電化學(xué)專題

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)生成四氧化三鐵和二氧化碳的反應(yīng)，F(xiàn)e₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；
②、得到碘化鉀，需要經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，再降溫、干燥得到碘化鉀固體；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）、①、碘酸鉀加熱容易分解，熱穩(wěn)定性差；
②、KIO₃的摩爾質(zhì)量是214g/mol，1284kg 固體的物質(zhì)的量是6mol；根據(jù)化合價(jià)升降相等列出碘酸鉀和雙氧水的關(guān)系式：2KIO₃～5H₂O₂；求出雙氧水的物質(zhì)的量，再計(jì)算出雙氧水溶液的質(zhì)量；
③、碘離子失去電子變成碘酸根離子、水中的氫離子得到電子生成氫氣，反應(yīng)離子方程式是：I^-+3H₂O═IO₃^-+3H₂↑； 根據(jù)電解總反應(yīng)方程式可知，電解結(jié)束后陰極區(qū)的pH與電解前沒(méi)有變化．

解答： 解：（1）①、根據(jù)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：

21

56

：

127

127

=3：8，反應(yīng)Ⅰ生成物化學(xué)式是 Fe₃I₈，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；
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，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、1284kg KIO₃固體的物質(zhì)的量是6kmol，根據(jù)化合價(jià)升降相等，I₂→IO₃^-化合價(jià)升高5價(jià)、H₂O₂→H₂O化合價(jià)降低2價(jià)，關(guān)系式為：2KIO₃～5H₂O₂
n（H₂O₂）=

5

2

n（IO₃^-）=

5

2

×6kmol=15kmol；消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水的質(zhì)量為：

m(H2O2)

30%

=

15kmol?34g?mol-1

30%

=1700kg；
故答案是：1700kg；    
③、圖2中，陰極水中的氫離子得到電子生成氫氣，陽(yáng)極碘離子失去電子變成碘酸根離子，正反應(yīng)為：I^-+3H₂O═IO₃^-+3H₂↑； 根據(jù)正反應(yīng)可知，溶液中PH不變化；
故答案是：I^-+3H₂O═IO₃^-+3H₂↑；  不變．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了制取及提純碘化鉀、碘酸鉀的方法，題中內(nèi)容較多，難度稍大．