题目内容

3．被称为“智慧元素”--碘的单质及其化合物应用十分广泛，碘化钠常用于医疗和照相业等．某实验小组模拟其工业制备工艺流程如图1：

请回答下列问题：
（1）操作A包括加热浓缩、冷却结晶、过滤；用冰水洗涤的目的是洗涤除去表面可溶性杂质，同时尽量减少NaI的溶解损失；反应②的离子方程式为2Fe+IO3-+3H2O═2Fe（OH）3+I-．
（2）某同学推测得到的成品除含有NaI外，还可能有NaIO3和NaOH，并设计如下方案进行检验，实验结果表明其推测正确．
已知：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O2；NaIO3水溶液呈中性．
限选试剂：1mol•L-1H2SO4溶液、2mol•L-1HNO3溶液、淀粉溶液、酚酞试液、石蕊试液、蒸馏水．其它仪器和用品自选．
 实验方案 实验现象 结论
 将白色晶体溶于水，并滴2滴淀粉溶液 得到无色溶液 
 取少量溶液于试管A中，加入足量的1mol•L-1H2SO4 溶液呈蓝色 溶液中含IO3-
 另取少量溶液于试管B中，滴入几滴酚酞溶液溶液变红 溶液中含大量OH-
（3）如图2装置Ⅰ为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许Na+通过，该电池充、放电的化学方程式为Na2S4+3NaI$?_{放电}^{充电}$2Na2S2+NaI3，装置Ⅱ为电解池的示意图．当闭合开关S时，电极X附近溶液先变红．此时，电极B上发生反应的电极反应式为NaI3+2Na++2e-=3NaI．电极Y上发生氧化（填“氧化”、“还原”）反应．装置Ⅱ溶液的体积为100mL，电解结束后若X极生成1.12L（已换算成标准状况）气体，则此时溶液的pH=14（假设溶液体积没有变化）．

分析 由制备流程可知，碘与NaOH溶液反应生成NaI、NaIO3，加入Fe与NaIO3发生氧化还原反应生成NaI、氢氧化铁，过滤后得到的NaI溶液经蒸发浓缩、冷却结晶可得到NaI，
（1）过滤后得到的NaI溶液经蒸发浓缩、冷却结晶，过滤可得到NaI；洗涤洗去碘化钠表面附着的杂质，冰水混合物温度低减少碘化钠因温度高溶解的损失；反应②是单质铁与碘酸根离子之间的氧化还原反应，产物中生成氢氧化铁，根据电子得失守恒书写方程式；
（2）NaIO3的检验可以根据碘酸根离子与碘离子在酸性条件下发生氧化还原反应生成碘单质，然后通过淀粉来检验碘单质的存在，从而确定碘酸钠的存在；NaOH溶液的存在可以向溶液中滴加几滴酚酞溶液，如果溶液显红色，说明氢氧化钠的存在；
（3）当闭合开关S时，X极附近溶液变红色，说明X极生成OH-离子，为电解池的阴极，发生反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则A为原电池的负极，B为原电池的正极，根据电池充、放电的化学反应方程式为Na2S4+3NaI$?_{放电}^{充电}$2Na2S2+NaI3，可知，负极反应为2Na2S2-2e-=2Na++Na2S4，正极反应为NaI3+2Na++2e-=3NaI，Y极为电解池的阳极，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，以此解答该题．

解答 解：由制备流程可知，碘与NaOH溶液反应生成NaI、NaIO3，加入Fe与NaIO3发生氧化还原反应生成NaI、氢氧化铁，过滤后得到的NaI溶液经蒸发浓缩、冷却结晶可得到NaI，
（1）过滤后得到的NaI溶液经蒸发浓缩、冷却结晶，过滤可得到NaI，洗涤洗去碘化钠表面附着的杂质，冰水混合物温度低减少碘化钠因温度高溶解的损失；反应②是单质铁与碘酸根离子之间的氧化还原反应，产物中生成氢氧化铁，离子方程式为2Fe+IO3-+3H2O═2Fe（OH）3+I-，故答案为：加热浓缩、冷却结晶、过滤；洗涤除去表面可溶性杂质，同时尽量减少NaI的溶解损失；2Fe+IO3-+3H2O═2Fe（OH）3+I-；
（2）NaIO3的检验可以根据碘酸根离子与碘离子在酸性条件下发生氧化还原反应生成碘单质，然后通过淀粉来检验碘单质的存在，从而确定碘酸钠的存在；NaOH溶液的存在可以向溶液中滴加几滴酚酞溶液，如果溶液显红色，说明氢氧化钠的存在，具体操作如下，首先将白色晶体溶于水，并滴2滴淀粉溶液，得到无色溶液，然后用两支试管分别取两溶液少许，在第一支试管中滴加硫酸，如果存在碘酸钠，酸性条件下碘酸根离子与碘离子发生氧化还原反应生成碘单质，遇淀粉变蓝色，在另一支试管中滴入无色的酚酞，如果溶液变红，说明氢氧化钠的存在，故答案为：

 实验方案 实验现象 结论
  
加入足量的1 mol•L-1H2SO4
滴入几滴酚酞溶液溶液变红
；
（3）当闭合开关S时，X极附近溶液变红色，说明X极生成OH-离子，为电解池的阴极，发生反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则A为原电池的负极，B为原电池的正极，根据电池充、放电的化学反应方程式为Na2S4+3NaI$?_{放电}^{充电}$2Na2S2+NaI3，可知，负极反应为2Na2S2-2e-=2Na++Na2S4，正极反应为NaI3+2Na++2e-=3NaI，Y极为电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，装置Ⅱ为电解食盐水，X极发生电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，n（H2）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，所以溶液中氢氧根离子的浓度为：$\frac{0.05×2}{0.1}$=1mol/L，所以溶液的pH为14，故答案为：NaI3+2Na++2e-=3NaI；氧化； 14．

点评 本题考查物质制备实验，明确制备流程中发生的反应及操作为解答的关键，涉及氧化还原反应及碘的特性，化学电源知识，注意从总反应式判断两极上的变化和电极反应式的书写，注重基础知识的考查，题目难度不大．

练习册系列答案
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