Question

3．被稱(chēng)為“智慧元素”--碘的單質(zhì)及其化合物應(yīng)用十分廣泛，碘化鈉常用于醫(yī)療和照相業(yè)等．某實(shí)驗(yàn)小組模擬其工業(yè)制備工藝流程如圖1：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）操作A包括加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾；用冰水洗滌的目的是洗滌除去表面可溶性雜質(zhì)，同時(shí)盡量減少NaI的溶解損失；反應(yīng)②的離子方程式為2Fe+IO₃^-+3H₂O═2Fe（OH）₃+I^-．
（2）某同學(xué)推測(cè)得到的成品除含有NaI外，還可能有NaIO₃和NaOH，并設(shè)計(jì)如下方案進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其推測(cè)正確．
已知：IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O₂；NaIO₃水溶液呈中性．
限選試劑：1mol•L^-1H₂SO₄溶液、2mol•L^-1HNO₃溶液、淀粉溶液、酚酞試液、石蕊試液、蒸餾水．其它儀器和用品自選．

實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
將白色晶體溶于水，并滴2滴淀粉溶液	得到無(wú)色溶液
取少量溶液于試管A中，加入足量的1mol•L-1H2SO4	溶液呈藍(lán)色	溶液中含IO3-
另取少量溶液于試管B中，滴入幾滴酚酞溶液	溶液變紅	溶液中含大量OH-

（3）如圖2裝置Ⅰ為一種可充電電池的示意圖，其中的離子交換膜只允許Na⁺通過(guò)，該電池充、放電的化學(xué)方程式為Na₂S₄+3NaI$?_{放電}^{充電}$2Na₂S₂+NaI₃，裝置Ⅱ?yàn)殡娊獬氐氖疽鈭D．當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，電極X附近溶液先變紅．此時(shí)，電極B上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為NaI₃+2Na⁺+2e^-=3NaI．電極Y上發(fā)生氧化（填“氧化”、“還原”）反應(yīng)．裝置Ⅱ溶液的體積為100mL，電解結(jié)束后若X極生成1.12L（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則此時(shí)溶液的pH=14（假設(shè)溶液體積沒(méi)有變化）．

Answer 1

分析 由制備流程可知，碘與NaOH溶液反應(yīng)生成NaI、NaIO₃，加入Fe與NaIO₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaI、氫氧化鐵，過(guò)濾后得到的NaI溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到NaI，
（1）過(guò)濾后得到的NaI溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾可得到NaI；洗滌洗去碘化鈉表面附著的雜質(zhì)，冰水混合物溫度低減少碘化鈉因溫度高溶解的損失；反應(yīng)②是單質(zhì)鐵與碘酸根離子之間的氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物中生成氫氧化鐵，根據(jù)電子得失守恒書(shū)寫(xiě)方程式；
（2）NaIO₃的檢驗(yàn)可以根據(jù)碘酸根離子與碘離子在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，然后通過(guò)淀粉來(lái)檢驗(yàn)碘單質(zhì)的存在，從而確定碘酸鈉的存在；NaOH溶液的存在可以向溶液中滴加幾滴酚酞溶液，如果溶液顯紅色，說(shuō)明氫氧化鈉的存在；
（3）當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，X極附近溶液變紅色，說(shuō)明X極生成OH^-離子，為電解池的陰極，發(fā)生反應(yīng)為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，則A為原電池的負(fù)極，B為原電池的正極，根據(jù)電池充、放電的化學(xué)反應(yīng)方程式為Na₂S₄+3NaI$?_{放電}^{充電}$2Na₂S₂+NaI₃，可知，負(fù)極反應(yīng)為2Na₂S₂-2e^-=2Na⁺+Na₂S₄，正極反應(yīng)為NaI₃+2Na⁺+2e^-=3NaI，Y極為電解池的陽(yáng)極，電極反應(yīng)為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，以此解答該題．

解答 解：由制備流程可知，碘與NaOH溶液反應(yīng)生成NaI、NaIO₃，加入Fe與NaIO₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaI、氫氧化鐵，過(guò)濾后得到的NaI溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到NaI，
（1）過(guò)濾后得到的NaI溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾可得到NaI，洗滌洗去碘化鈉表面附著的雜質(zhì)，冰水混合物溫度低減少碘化鈉因溫度高溶解的損失；反應(yīng)②是單質(zhì)鐵與碘酸根離子之間的氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物中生成氫氧化鐵，離子方程式為2Fe+IO₃^-+3H₂O═2Fe（OH）₃+I^-，故答案為：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)盡量減少NaI的溶解損失；2Fe+IO₃^-+3H₂O═2Fe（OH）₃+I^-；
（2）NaIO₃的檢驗(yàn)可以根據(jù)碘酸根離子與碘離子在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，然后通過(guò)淀粉來(lái)檢驗(yàn)碘單質(zhì)的存在，從而確定碘酸鈉的存在；NaOH溶液的存在可以向溶液中滴加幾滴酚酞溶液，如果溶液顯紅色，說(shuō)明氫氧化鈉的存在，具體操作如下，首先將白色晶體溶于水，并滴2滴淀粉溶液，得到無(wú)色溶液，然后用兩支試管分別取兩溶液少許，在第一支試管中滴加硫酸，如果存在碘酸鈉，酸性條件下碘酸根離子與碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，遇淀粉變藍(lán)色，在另一支試管中滴入無(wú)色的酚酞，如果溶液變紅，說(shuō)明氫氧化鈉的存在，故答案為：

實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
加入足量的1 mol•L-1H2SO4
滴入幾滴酚酞溶液	溶液變紅

；
（3）當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，X極附近溶液變紅色，說(shuō)明X極生成OH^-離子，為電解池的陰極，發(fā)生反應(yīng)為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，則A為原電池的負(fù)極，B為原電池的正極，根據(jù)電池充、放電的化學(xué)反應(yīng)方程式為Na₂S₄+3NaI$?_{放電}^{充電}$2Na₂S₂+NaI₃，可知，負(fù)極反應(yīng)為2Na₂S₂-2e^-=2Na⁺+Na₂S₄，正極反應(yīng)為NaI₃+2Na⁺+2e^-=3NaI，Y極為電解池的陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，裝置Ⅱ?yàn)殡娊馐雏}水，X極發(fā)生電極反應(yīng)為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，n（H₂）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，所以溶液中氫氧根離子的濃度為：$\frac{0.05×2}{0.1}$=1mol/L，所以溶液的pH為14，故答案為：NaI₃+2Na⁺+2e^-=3NaI；氧化； 14．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，明確制備流程中發(fā)生的反應(yīng)及操作為解答的關(guān)鍵，涉及氧化還原反應(yīng)及碘的特性，化學(xué)電源知識(shí)，注意從總反應(yīng)式判斷兩極上的變化和電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，注重基礎(chǔ)知識(shí)的考查，題目難度不大．