Question

9．碘被稱為“智力元素”，科學(xué)合理地補(bǔ)充碘可防止碘缺乏病，KI、KIO₃曾先后用于加碘鹽中．
（1）工業(yè)上可以通過(guò)鐵屑法生產(chǎn)KI，其工藝流程如下：

①反應(yīng)I生成鐵與碘的化合物（Fe₃I₈），若該化合物中鐵元素與碘元素的質(zhì)量比21：27，則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑．
②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)減少KI的溶解損失．
（2）KIO₃可以通過(guò)H₂O₂氧化I₂先制得HIO₃，然后再用KOH中和的方法進(jìn)行生產(chǎn)．
①配平第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式：5H₂O₂+1I₂→2HIO₃+4H₂O
②烹飪時(shí)，含KIO₃的食鹽常在出鍋前加入，其原因是在較高溫度下K1O₃易分解．
③若制得1.284kg KIO₃固體，理論上至少需消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水1.7kg．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)Ⅰ生成了Fe₃I₈，反應(yīng)Ⅱ是Fe₃I₈和碳酸鉀反應(yīng)生成四氧化三鐵和二氧化碳的反應(yīng)，濾液經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，再降溫、干燥得到碘化鉀固體，
①鐵、碘原子個(gè)數(shù)比為3：8，質(zhì)量比3×56：8×127=21：27；反應(yīng)Ⅱ是Fe₃I₈和碳酸鉀反應(yīng)生成四氧化三鐵和二氧化碳的反應(yīng)；
②得到碘化鉀，需要經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，再降溫、干燥得到碘化鉀固體；冰水洗滌的目的是：洗滌除去表面可溶性雜質(zhì)，同時(shí)減少KI的溶解損失；
（2）①結(jié)合元素化合價(jià)的變化以及質(zhì)量守恒配平方程式；
②碘酸鉀加熱容易分解，熱穩(wěn)定性差；
③KIO₃的摩爾質(zhì)量是214g/mol，1284kg 固體的物質(zhì)的量是6mol；根據(jù)化合價(jià)升降相等列出碘酸鉀和雙氧水的關(guān)系式：2KIO₃～5H₂O₂；求出雙氧水的物質(zhì)的量，再計(jì)算出雙氧水溶液的質(zhì)量．

解答 解：（1）反應(yīng)Ⅰ生成了Fe₃I₈，反應(yīng)Ⅱ是Fe₃I₈和碳酸鉀反應(yīng)生成四氧化三鐵和二氧化碳的反應(yīng)，濾液經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，再降溫、干燥得到碘化鉀固體，
①鐵、碘原子個(gè)數(shù)比為3：8，質(zhì)量比3×56：8×127=21：27；反應(yīng)Ⅱ是Fe₃I₈和碳酸鉀反應(yīng)生成四氧化三鐵和二氧化碳的反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)方程式是：Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑，
故答案為：21：27；Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；
②反應(yīng)Ⅱ的濾液需要經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，初步得到碘化鉀；由于碘化鉀混有可溶性雜質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)洗滌才能得到較純凈的產(chǎn)品，故用冰水洗滌；
故答案是：冷卻結(jié)晶、過(guò)濾；洗滌除去表面可溶性雜質(zhì)，同時(shí)減少KI的溶解損失；
（2）①反應(yīng)中O元素化合價(jià)由-1價(jià)降低到-2價(jià)，I元素化合價(jià)由0價(jià)升高到+5價(jià)，方程式為5H₂O₂+I₂=2HIO₃+4H₂O，故答案為：5；1；2；4；
②由于碘酸鉀的熱穩(wěn)定性較差，烹飪時(shí)，含KIO₃的食鹽常在出鍋前加入；
故答案是：在較高溫度下K1O₃易分解；
③1.284kg KIO₃固體的物質(zhì)的量是6mol，根據(jù)化合價(jià)升降相等，I₂→IO₃^-化合價(jià)升高5價(jià)、H₂O₂→H₂O化合價(jià)降低2價(jià)，關(guān)系式為：2KIO₃～5H₂O₂
n（H₂O₂）=$\frac{5}{2}$n（IO₃^-）=$\frac{5}{2}$×6mol=15mol；消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水的質(zhì)量為：$\frac{15mol×34g/mol}{30%}$=1700g=1.7kg；
故答案是：1.7kg；

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離、提存以及氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)原理反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化及物質(zhì)的量關(guān)系為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用、計(jì)算能力的考查，題目難度不大．