Question

9．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，其工艺流程如下：

①反应I生成铁与碘的化合物（Fe₃I₈），若该化合物中铁元素与碘元素的质量比21：27，则反应Ⅱ的化学方程式是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配平第一步反应的化学方程式：5H₂O₂+1I₂→2HIO₃+4H₂O
②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．
③若制得1.284kg KIO₃固体，理论上至少需消耗质量分数为30%的双氧水1.7kg．

Answer 1

分析 （1）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，滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤，再降温、干燥得到碘化钾固体，
①铁、碘原子个数比为3：8，质量比3×56：8×127=21：27；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；
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结合元素化合价的变化以及质量守恒配平方程式；
②碘酸钾加热容易分解，热稳定性差；
③KIO₃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．

解答 解：（1）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，滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤，再降温、干燥得到碘化钾固体，
①铁、碘原子个数比为3：8，质量比3×56：8×127=21：27；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，反应Ⅱ的反应方程式是：Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑，
故答案为：21：27；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：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反应中O元素化合价由-1价降低到-2价，I元素化合价由0价升高到+5价，方程式为5H₂O₂+I₂=2HIO₃+4H₂O，故答案为：5；1；2；4；
②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；
③1.284kg KIO₃固体的物质的量是6mol，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）=$\frac{5}{2}$n（IO₃^-）=$\frac{5}{2}$×6mol=15mol；消耗质量分数为30%的双氧水的质量为：$\frac{15mol×34g/mol}{30%}$=1700g=1.7kg；
故答案是：1.7kg；

点评 本题考查物质的分离、提存以及氧化还原反应的计算，为高频考点，把握实验原理反应中元素的化合价变化及物质的量关系为解答的关键，侧重分析与应用、计算能力的考查，题目难度不大．