Question

14．從海帶中提取單質(zhì)碘及碘的化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示：
請按要求回答下列問題：
（1）從海帶灰浸取液中提取單質(zhì)碘涉及的反應(yīng) ①，所用試劑是MnO₂、稀硫酸，其離子方程式是MnO₂+4H⁺+2I^-=Mn²⁺+I₂+2H₂O；實現(xiàn)反應(yīng)①還可以選用的試劑有（填字母序號）ab．
a.3%的H₂O₂、稀硫酸       b．氯水       c．FeCl₂溶液       d．NaOH溶液
（2）反應(yīng)②2HI（g）?H₂（g）+I₂（g） 的能量變化如圖1所示；其他條件相同，1mol HI 在不同溫度分解達平衡時，測得體系中n（I₂）隨溫度變化的曲線如圖2所示．

 i．比較 2z＞（x+y）（填“＜”、“＞”或“=”），理由是根據(jù)圖2知，升高溫度平衡正向移動，該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），△H＞0，△H=2z-（x+y）＞0，所以2z＞x+y
ii．某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)=$\frac{1}{64}$，達平衡時，HI 的轉(zhuǎn)化率=20%．
 iii．只改變該反應(yīng)的一個條件，能提高 HI 轉(zhuǎn)化率的措施是（填字母序號）cd．
a．增大HI 濃度          b．加壓          c．移走I₂          d．升溫
（3）反應(yīng)=③在堿性條件下I₂可以轉(zhuǎn)化為IO₃^-．電解KI溶液制備KIO₃的工作原理如下圖所示．電解過程中觀察到陽極液變藍，一段時間后又逐漸變淺．
 i．M連接電源的正極．
 ii．結(jié)合實驗現(xiàn)象和電極反應(yīng)式說明制備KIO₃的原理：I^-在陽極失電子生成I₂，使陽極溶液變藍色，OH^-通過陰離子交換膜移向陽極，在陽極室I₂與OH^-反應(yīng)2I₂+6OH^-=5I^-+IO₃^-+3H₂O，使陽極區(qū)域藍色變淺，并獲得產(chǎn)品KIO₃．

Answer 1

分析 （1）MnO₂具有氧化性、碘離子具有還原性，酸性條件下，MnO₂和碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘和水；將I^-氧化成I₂的試劑可選雙氧水和氯水；
（2）i．根據(jù)圖2知，升高溫度碘含量增大，說明HI的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則2molHI分解吸收的能量大于1mol碘和1mol氫氣分解吸收的能量；
ii．化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（{I}_{2}）•c（{H}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$；
 iii．能提高HI 轉(zhuǎn)化率的措施降低生成物濃度、升高溫度；
（3）根據(jù)圖知，發(fā)現(xiàn)a極變藍，則a電極上碘離子轉(zhuǎn)化為碘，a為陽極，b為陰極；
i．連接電源正極的為陽極；
ii．堿性條件下碘被氧化生成碘酸根離子．

解答 解：（1）MnO₂具有氧化性、碘離子具有還原性，酸性條件下，MnO₂和碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘和水，離子方程式為MnO₂+4H⁺+2I^-=Mn²⁺+I₂+2H₂O；將I^-氧化成I₂的試劑可選雙氧水和氯水；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2I^-=Mn²⁺+I₂+2H₂O；ab；
（2）i．根據(jù)圖2知，升高溫度平衡正向移動，該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），△H＞0，△H=2z-（x+y）＞0，所以2z＞x+y，
故答案為：＞；根據(jù)圖2知，升高溫度平衡正向移動，該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），△H＞0，△H=2z-（x+y）＞0，所以2z＞x+y；
ii．化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（{I}_{2}）•c（{H}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$，因碘和氫氣的計量數(shù)相等，則K=$\frac{c（{I}_{2}）•c（{H}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{1}{64}$，所以$\frac{c（{H}_{2}）}{c（HI）}$=$\frac{1}{8}$，設(shè)平衡時氫氣濃度是xmol/L、HI濃度是8xmol/L，生成的碘是參加反應(yīng)的HI的2倍，則參加反應(yīng)的HI濃度是2xmol/L，所以HI轉(zhuǎn)化率=$\frac{2xmol/L}{（2x+8x）mol/L}$×100%=20%，
故答案為：20%；
 iii．a(chǎn)．增大HI 濃度平衡正向移動，但HI濃度增大量遠遠大于HI轉(zhuǎn)化濃度，所以HI轉(zhuǎn)化率降低，故a錯誤；
b．該反應(yīng)前后氣體計量數(shù)之和不變，所以加壓平衡不移動，不能提高HI轉(zhuǎn)化率，故b錯誤； 
c．移走I₂，平衡正向移動，則提高HI轉(zhuǎn)化率，故c正確；
d．該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向移動，HI轉(zhuǎn)化率提高，故d正確；
故答案為：cd；
（3）根據(jù)圖知，發(fā)現(xiàn)a極變藍，則a電極上碘離子轉(zhuǎn)化為碘，a為陽極，b為陰極；
i．連接電源正極的為陽極，所以a連接電源正極，
故答案為：正；
ii．I^-在陽極失電子生成I₂，使陽極溶液變藍色，OH^-通過陰離子交換膜移向陽極，在陽極室I₂與OH^-反應(yīng)2I₂+6OH^-=5I^-+IO₃^-+3H₂O，使陽極區(qū)域藍色變淺，
故答案為：I^-在陽極失電子生成I₂，使陽極溶液變藍色，OH^-通過陰離子交換膜移向陽極，在陽極室I₂與OH^-反應(yīng)2I₂+6OH^-=5I^-+IO₃^-+3H₂O，使陽極區(qū)域藍色變淺，并獲得產(chǎn)品KIO₃．

點評 本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡計算、電解原理、反應(yīng)熱的計算等知識點，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷、獲取信息解答問題及計算能力，注意（2）③中d選項，很多同學(xué)往往認為“增大反應(yīng)物濃度平衡正向移動則一定增大其轉(zhuǎn)化率”而導(dǎo)致錯誤，為易錯點．