Question

碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病，KI、KIO₃曾先后用于加碘盐中．
（1）工业上可以通过铁屑法生产KI，其工艺流程如图1所示：

①反应I生成铁与碘的化合物，若该化合物中铁元素与碘元素的质量比为21：127，则加入足量碳酸钾时，反应Ⅱ的化学方程式为

 

．
②操作A包括

 

；用冰水洗涤的目的是

 

．
（2）KIO₃可以通过H₂O₂氧化I₂先制得HIO₃，然后再用KOH中和的方法进行生产．
①烹饪时，含KIO₃的食盐常在出锅前加入，其原因是

 

，
②若制得1284kg KIO₃固体，理论上至少需消耗质量分数为30%的双氧水

 

 kg．
③KIO₃还可通过如图2所示原理进行制备．电解时总反应的离子方程式为

 

．若忽略溶液体积的变化，则电解结束后阴极区的pH与电解前相比

 

（选填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,电解原理,制备实验方案的设计

专题：实验题,电化学专题

分析：（1）、①、铁元素与碘元素的质量比为21：127，铁、碘原子个数比为3：8，反应Ⅰ生成了Fe₃I₈，反应Ⅱ是Fe₃I₈和碳酸钾反应生成四氧化三铁和二氧化碳的反应，Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；
②、得到碘化钾，需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤，再降温、干燥得到碘化钾固体；冰水洗涤的目的是：洗涤除去表面可溶性杂质，同时减少KI的溶解损失；
（2）、①、碘酸钾加热容易分解，热稳定性差；
②、KIO₃的摩尔质量是214g/mol，1284kg 固体的物质的量是6mol；根据化合价升降相等列出碘酸钾和双氧水的关系式：2KIO₃～5H₂O₂；求出双氧水的物质的量，再计算出双氧水溶液的质量；
③、碘离子失去电子变成碘酸根离子、水中的氢离子得到电子生成氢气，反应离子方程式是：I^-+3H₂O═IO₃^-+3H₂↑； 根据电解总反应方程式可知，电解结束后阴极区的pH与电解前没有变化．

解答： 解：（1）①、根据铁元素与碘元素的质量比为21：127，铁、碘原子个数比为：

21

56

：

127

127

=3：8，反应Ⅰ生成物化学式是 Fe₃I₈，反应Ⅱ的反应方程式是：Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；
故答案是：Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；
②、反应Ⅱ的滤液需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤，初步得到碘化钾；由于碘化钾混有可溶性杂质，需要经过洗涤才能得到较纯净的产品，故用冰水洗涤；
故答案是：加热浓缩、冷却结晶、过滤；     洗涤除去表面可溶性杂质，同时减少KI的溶解损失．
（2）、①、由于碘酸钾的热稳定性较差，烹饪时，含KIO₃的食盐常在出锅前加入；
故答案是：在较高温度下K1O₃易分解；  
 ②、1284kg KIO₃固体的物质的量是6kmol，根据化合价升降相等，I₂→IO₃^-化合价升高5价、H₂O₂→H₂O化合价降低2价，关系式为：2KIO₃～5H₂O₂
n（H₂O₂）=

5

2

n（IO₃^-）=

5

2

×6kmol=15kmol；消耗质量分数为30%的双氧水的质量为：

m(H2O2)

30%

=

15kmol?34g?mol-1

30%

=1700kg；
故答案是：1700kg；    
③、图2中，阴极水中的氢离子得到电子生成氢气，阳极碘离子失去电子变成碘酸根离子，正反应为：I^-+3H₂O═IO₃^-+3H₂↑； 根据正反应可知，溶液中PH不变化；
故答案是：I^-+3H₂O═IO₃^-+3H₂↑；  不变．

点评：本题考查了制取及提纯碘化钾、碘酸钾的方法，题中内容较多，难度稍大．