Question

20．碘化鈉是實(shí)驗(yàn)室中常用的分析試劑，工業(yè)上用鐵屑還原法制備NaI的流程如圖所示．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）判斷反應(yīng)①中碘是否反應(yīng)完全的方法是取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入幾滴淀粉溶液，若溶液未變藍(lán)，則證明碘已反應(yīng)完全；反之，碘未反應(yīng)完全（或取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入幾滴CCl₄，振蕩、靜置，若下層液體呈無色，證明碘已反應(yīng)完全；若下層液體呈紫紅色，證明碘未反應(yīng)完全）．
（2）操作Ⅰ的名稱是過濾．
（3）反應(yīng)①的化學(xué)方程式為3I₂+6NaOH═5NaI+NaIO₃+3H₂O．
（4）反應(yīng)②中NaIO₃被Fe單質(zhì)還原為NaI，同時(shí)生成Fe（OH）₃，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式并用雙線橋法表示此反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的方向及數(shù)目．
（5）在反應(yīng)②中若有99g NaIO₃被還原，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為3mol．

Answer 1

分析 制備NaI的流程：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，操作I為過濾，固體為氫氧化鐵，②過濾后溶液中主要含NaI，分離、提純得到NaI．
（1）判斷反應(yīng)①中碘是否反應(yīng)完全，本質(zhì)為檢驗(yàn)碘單質(zhì)的存在，碘與淀粉作用顯示藍(lán)色，碘在四氯化碳中易溶，在四氯化碳中顯示紫紅色，據(jù)此分析解答；
（2）分離固體和液體的方法為過濾，分離固體氫氧化鐵、鐵粉和溶液；
（3）反應(yīng)①為碘單質(zhì)和氫氧化鈉的反應(yīng)，化合價(jià)升高和降低的元素均是I元素，化合價(jià)由0價(jià)分別變化為+5價(jià)、-1價(jià)，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒書寫方程式；
（4）反應(yīng)②中NaIO₃被Fe單質(zhì)還原為NaI，同時(shí)生成Fe（OH）₃，氧化劑為NaIO₃，還原劑為Fe，兩者的物質(zhì)的量之比是1：2，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為6，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒書寫方程式；
（5）反應(yīng)②的化學(xué)方程式是2Fe+NaIO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+NaI，根據(jù)得失電子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）淀粉遇碘變藍(lán)，反應(yīng)后加淀粉無現(xiàn)象即可說明反應(yīng)結(jié)束，則判斷反應(yīng)①中碘是否反應(yīng)完全的方法為取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入幾滴淀粉溶液，若溶液未變藍(lán)，則證明碘已反應(yīng)完全；反之，碘未反應(yīng)完全，（或取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入幾滴CCl₄，振蕩、靜置，若下層液體呈無色，證明碘已反應(yīng)完全；若下層液體呈紫紅色，證明碘未反應(yīng)完全），
故答案為：取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入幾滴淀粉溶液，若溶液未變藍(lán)，則證明碘已反應(yīng)完全；反之，碘未反應(yīng)完全（或取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入幾滴CCl₄，振蕩、靜置，若下層液體呈無色，證明碘已反應(yīng)完全；若下層液體呈紫紅色，證明碘未反應(yīng)完全）；
（2）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，操作I為過濾，
故答案為：過濾；
（3）反應(yīng)①為碘單質(zhì)和氫氧化鈉的反應(yīng)，化合價(jià)升高和降低的元素均是I元素，化合價(jià)升高的I元素對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物NaIO₃，化合價(jià)降低的I元素對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物為NaI，根據(jù)得失電子守恒，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是5：1，所以在反應(yīng)的3molI₂中，有$\frac{1}{3}$mol的I₂做還原劑，有$\frac{5}{3}$mol的I₂做氧化劑，反應(yīng)的方程式為：3I₂+6NaOH═5NaI+NaIO₃+3H₂O，
故答案為：3I₂+6NaOH═5NaI+NaIO₃+3H₂O；
（4）反應(yīng)②中NaIO₃被Fe單質(zhì)還原為NaI，同時(shí)生成Fe（OH）₃，該反應(yīng)中，NaIO₃中碘元素的化合價(jià)由+5價(jià)變?yōu)?1價(jià)，所以NaIO₃是氧化劑，F(xiàn)e單質(zhì)中Fe元素化合價(jià)由0價(jià)升高到+3價(jià)，被氧化，根據(jù)得電子與失電子個(gè)數(shù)相等，兩者的物質(zhì)的量之比是1：2，則電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：，故答案為：；
（5）反應(yīng)②的化學(xué)方程式是2Fe+NaIO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+NaI，NaIO₃中碘元素的化合價(jià)由+5價(jià)變?yōu)?1價(jià)，若有99g NaIO₃被還原，轉(zhuǎn)移電子為$\frac{99g}{198g/mol}$×[（+5）-（-1）]=3mol，
故答案為：3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查NaI的制備實(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，注重基礎(chǔ)知識(shí)的考查，注意守恒思想的應(yīng)用，題目難度中等．