Question

14．碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防治碘缺乏病，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，其工艺流程如下：

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Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑．
②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，同时减少KI的溶解损失．
（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，其原因是在较高温度下K1O₃易分解．
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1700kg．
③KIO₃还可通过如图所示原理进行制备．
电解时，阳极上发生反应的电极反应式为I^-+6OH^-+6e^-═IO₃^-+3H₂O；阴极上观察到的实验现象是有气泡产生．若忽略溶液体积的变化，则电解结束后阴极区的pH与电解前相比增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

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、二氧化碳与KI；
②．操作A是从溶液中获得KI晶体；用冰水洗涤，洗涤除去表面可溶性杂质，同时减少KI的溶解损失；
（2）①．碘酸钾热稳定性差，加热容易分解；
②．氧化时发生反应：5H₂O₂+I₂=2HIO₃+4H₂O，可得关系式为：2KIO₃～5H₂O₂，根据关系式计算；
③．电解时，阳极发生氧化反应，碘离子失去电子变成碘酸根离子，阴极发生还原反应，水中的氢离子得到电子生成氢气，同时有碱生成，电解结束后阴极区的pH增大．

解答 解：（1）①．铁元素与碘元素的质量比为21：127，铁、碘原子个数比为$\frac{21}{56}$：$\frac{127}{127}$=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、二氧化碳与KI，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，洗涤除去表面可溶性杂质，同时减少KI的溶解损失，
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，在较高温度下K1O₃易分解，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．氧化时发生反应：5H₂O₂+I₂=2HIO₃+4H₂O，
设需要质量分数为30%的双氧水x kg，则：
2KIO₃～～～～～5H₂O₂
2×214        170
1284kg        xkg×30%
所以2×214：170=1284kg：xkg×30%
解得x=1700
故答案为：1700；
③．电解时，阳极发生氧化反应，碘离子失去电子变成碘酸根离子，阳极电极反应式为：I^-+6OH^-+6e^-═IO₃^-+3H₂O，阴极发生还原反应，水中的氢离子得到电子生成氢气，同时有碱生成，阴极有气泡生成，电解结束后阴极区的pH增大，
故答案是：I^-+3H₂O═IO₃^-+3H₂↑；有气泡产生；增大．

点评 本题考查物质的制备，涉及物质分离提纯、氧化还原反应、电解原理应用，注意掌握实验基本操作，注重学生知识的迁移应用能力的考查，题目难度中等．