Question

12．鈉、鉀的碘化物在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有十分重要的應(yīng)用．工業(yè)利用碘、NaOH和鐵屑為原料可生產(chǎn)碘化鈉，其生產(chǎn)流程如圖1：

（1）NaOH溶液和碘反應(yīng)時(shí)需要嚴(yán)格控制溫度，如果溫度過低，會(huì)生成碘的低價(jià)副產(chǎn)品NaIO．若NaOH溶液和碘反應(yīng)時(shí)所得溶液中IO₃^-與IO^-的物質(zhì)的量之比為1：1，則該反應(yīng)的離子方程式為4I₂+8OH^-=IO₃^-+IO^-+6I^-+4H₂O．
（2）生產(chǎn)流程中加入過量鐵屑的目的是將NaIO₃完全轉(zhuǎn)化為NaI，過濾所得固體中除剩余鐵屑外，還有紅褐色固體，則加入鐵屑時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是3H₂O+2Fe+NaIO₃=NaI+2Fe（OH）₃↓．
（3）溶液2中除含有H⁺外，一定含有的陽離子是Fe²⁺；試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)該金屬陽離子的存在取溶液少量加高錳酸鉀溶液，若溶液褪色則含F(xiàn)e²⁺，反之不含．
（4）溶液2經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化可以得到草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O），稱取3.60g草酸亞鐵晶體（相對(duì)分子質(zhì)量是180）用熱重法對(duì)其進(jìn)行熱分解，得到剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖2所示：1析圖中數(shù)據(jù)，根據(jù)信息寫出過程Ⅰ發(fā)生2的化學(xué)方程式FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O↑．
②300℃時(shí)剩余固體只有一種且是鐵的氧化物，試通過計(jì)算確定該氧化物的化學(xué)式Fe₂O₃．

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，經(jīng)過濾后得到紅褐色固體氫氧化鐵，過濾后溶液中主要含NaI，分離、提純得到NaI；
（1）生成IO₃^-與IO^-，I元素的化合價(jià)均升高，則還生成NaI，結(jié)合電子、電荷守恒分析；
（2）Fe與NaIO₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）由溶液含H⁺，固體完全溶解，F(xiàn)e與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵；
（4）①過程I使其質(zhì)量減少3.60-2.88g=0.72g，恰好為0.4mol水的質(zhì)量；
②由元素守恒計(jì)算氧化物中Fe元素的質(zhì)量，再利用原子個(gè)數(shù)比確定化學(xué)式．

解答 解：（1）NaOH溶液和碘反應(yīng)時(shí)所得溶液中IO₃^-與IO^-的物質(zhì)的量之比為1：1，若均為1mol，由電子守恒可知，生成I^-為$\frac{1×5+1×1}{（1-0）}$=6mol，結(jié)合電荷守恒及原子守恒可知離子反應(yīng)為4I₂+8OH^-=IO₃^-+IO^-+6I^-+4H₂O，故答案為：4I₂+8OH^-=IO₃^-+IO^-+6I^-+4H₂O；
（2）加入過量鐵屑的目的是將NaIO₃完全轉(zhuǎn)化為NaI，加入鐵屑時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3H₂O+2Fe+NaIO₃=NaI+2Fe（OH）₃↓，
故答案為：將NaIO₃完全轉(zhuǎn)化為NaI；3H₂O+2Fe+NaIO₃=NaI+2Fe（OH）₃↓；
（3）固體中除剩余鐵屑外，還有紅褐色固體，加硫酸得到溶液2除含有H⁺外，固體完全溶解，一定含有的陽離子是Fe²⁺，證實(shí)該金屬陽離子的存在方法為取溶液少量加高錳酸鉀溶液，若溶液褪色則含F(xiàn)e²⁺，反之不含，
故答案為：Fe²⁺；取溶液少量加高錳酸鉀溶液，若溶液褪色則含F(xiàn)e²⁺，反之不含；
（4）①3.60g草酸亞鐵晶體，物質(zhì)的量為0.2mol，過程I使其質(zhì)量減少3.60-2.88g=0.72g，恰好為0.4mol水的質(zhì)量，則過程Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)是：草酸亞鐵晶體受熱失去結(jié)晶水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O↑，
故答案為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O↑；
②草酸亞鐵晶體中的鐵元素質(zhì)量為：3.6g×$\frac{56}{180}$×100%=1.12g，草酸亞鐵晶體中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化到氧化物中，
氧化物中氧元素的質(zhì)量為：1.60g-1.12g=0.48g，
鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為：1.12g：0.48g=7：3，
設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe_xO_y，
則56x：16y=7：3，
x：y=2：3，
鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe₂O₃，
故答案為：Fe₂O₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握制備流程中的反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)的分析、質(zhì)量守恒的計(jì)算等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．