Question

6．碘化鈉是實驗室常見分析試劑，常用于醫療和照相業．工業上用鐵屑還原法來制備，工藝流程如圖：

回答下列問題：
（1）完成下列指定反應的化學方程式：碘與強堿反應的離子方程式為3I₂+6OH^-=IO₃^-+5I^-+3H₂O；
反應③的化學方程式為4Fe（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2 Fe₂O₃+4H₂O．
（2）純凈的NaI為白色晶體，在空氣和水溶液中因逐漸析出碘而變黃或棕．欲制得較純凈的NaI，在濃縮、冷卻時最好采取的措施是C（填字母序）．
A．低壓蒸發濃縮，快速降溫冷卻
B．常壓蒸發濃縮，放入干燥器中冷卻
C．低壓蒸發濃縮，并充入氮氣隔絕空氣
（3）檢驗產品中是否含有游離的碘（I₂）的具體操作：取少量產品于試管中，加蒸餾水解，（于試管中并滴入幾滴淀粉溶液，若溶液未變藍色，證明碘已完全轉化，產品中沒有游離碘；如果溶液變藍，則說明碘沒有轉化完全，產品中含有游離碘．
（4）通過下列方法可以測定產品的純度：稱取m g成品，溶解并滴加幾滴淀粉溶液，再用a mol•L^-1的硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）標準溶液進行滴定至溶液由藍色變為無色，消耗硫代硫酸鈉VmL，據此NaI純度的計算式為（不必求出最后結果）$\frac{{m-127aV×{{10}^{-3}}}}{m}×100%$．
（已知：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI，相對原子質量S-32，Na-23，I-127）

Answer 1

分析 由制備流程可知，碘與NaOH溶液反應生成NaI、NaIO₃，加入Fe與NaIO₃發生氧化還原反應生成NaI、氫氧化亞鐵，經過濾后得到固體氫氧化亞鐵，過濾后溶液中主要含NaI，濃縮、冷卻、結晶、分離、干燥、提純得到NaI．
（1）碘與強堿反應，發生歧化反應，碘元素化合價0價變化為+5價和-1價，結合電子守恒分析配平，反應③是氫氧化亞鐵灼燒生成氧化鐵和水，結合原子守恒配平化學方程式；
（2）欲制得較純凈的NaI，在濃縮、冷卻時最好采取的措施是低壓蒸發濃縮，并充入氮氣隔絕空氣；
（3）依據碘單質遇到淀粉變藍色設計實驗驗證；
（4）2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI，結合反應定量關系計算生成的碘單質的量，樣品質量減去碘單質的質量剩余為KI的質量，據此計算純度．

解答 解：（1）碘與強堿反應，發生歧化反應，碘元素化合價0價變化為+5價和-1價，結合電子守恒分析配平得到離子方程式為：3I₂+6OH^-=IO₃^-+5I^-+3H₂O，反應③是氫Fe（OH）₂不穩定，可與空氣中氧氣反應而被氧化而生成Fe（OH）₃，在灼燒時生成Fe₂O₃，則反應的總方程式為4Fe（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2 Fe₂O₃+4H₂O，
故答案為：5 I^-；4Fe（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2 Fe₂O₃+4H₂O；
（2）純凈的NaI為白色晶體，在空氣和水溶液中因逐漸析出碘而變黃或棕．欲制得較純凈的NaI，在濃縮、冷卻時最好采取的措施是低壓蒸發濃縮，并充入氮氣隔絕空氣，防止碘離子被氧化，故選C，
故答案為：C；
（3）淀粉遇碘變藍，反檢驗產品中是否含有游離的碘（I₂）的具體操作為：取少量反應后的溶液于試管中，滴入幾滴淀粉溶液，若溶液未變藍，則證明碘已反應完全；反之，碘未反應完全，（或取少量反應后的溶液于試管中，滴入幾滴CCl₄，振蕩、靜置，若下層液體呈無色，證明碘已反應完全；若下層液體呈紫紅色，證明碘未反應完全），
故答案為：于試管中并滴入幾滴淀粉溶液，若溶液未變藍色，證明碘已完全轉化，產品中沒有游離碘；如果溶液變藍，則說明碘沒有轉化完全，產品中含有游離碘；
（4）稱取m g成品，溶解并滴加幾滴淀粉溶液，再用a mol•L^-1的硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）標準溶液進行滴定至溶液由藍色變為無色，消耗硫代硫酸鈉VmL，
結合反應定量關系計算生成的碘單質的量，樣品質量減去碘單質的質量剩余為KI的質量
               2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI，
              2        1
a mol•L^-1×V×10^-3L      n
n=$\frac{aV}{2}$×10^-3mol
據此NaI純度的計算式為：$\frac{{m-127aV×{{10}^{-3}}}}{m}×100%$
故答案為：$\frac{{m-127aV×{{10}^{-3}}}}{m}×100%$．

點評 本題考查物質制備實驗，注意把握制備流程中發生的反應及操作，題目涉及氧化還原反應及碘的特性，注重基礎知識的考查，題目難度中等．