Question

14．从海带中提取单质碘及碘的化合物间的转化关系如图所示：
请按要求回答下列问题：
（1）从海带灰浸取液中提取单质碘涉及的反应 ①，所用试剂是MnO₂、稀硫酸，其离子方程式是MnO₂+4H⁺+2I^-=Mn²⁺+I₂+2H₂O；实现反应①还可以选用的试剂有（填字母序号）ab．
a.3%的H₂O₂、稀硫酸       b．氯水       c．FeCl₂溶液       d．NaOH溶液
（2）反应②2HI（g）?H₂（g）+I₂（g） 的能量变化如图1所示；其他条件相同，1mol HI 在不同温度分解达平衡时，测得体系中n（I₂）随温度变化的曲线如图2所示．

 i．比较 2z＞（x+y）（填“＜”、“＞”或“=”），理由是根据图2知，升高温度平衡正向移动，该反应正反应为吸热反应，2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），△H＞0，△H=2z-（x+y）＞0，所以2z＞x+y
ii．某温度下该反应的平衡常数=$\frac{1}{64}$，达平衡时，HI 的转化率=20%．
 iii．只改变该反应的一个条件，能提高 HI 转化率的措施是（填字母序号）cd．
a．增大HI 浓度          b．加压          c．移走I₂          d．升温
（3）反应=③在碱性条件下I₂可以转化为IO₃^-．电解KI溶液制备KIO₃的工作原理如下图所示．电解过程中观察到阳极液变蓝，一段时间后又逐渐变浅．
 i．M连接电源的正极．
 ii．结合实验现象和电极反应式说明制备KIO₃的原理：I^-在阳极失电子生成I₂，使阳极溶液变蓝色，OH^-通过阴离子交换膜移向阳极，在阳极室I₂与OH^-反应2I₂+6OH^-=5I^-+IO₃^-+3H₂O，使阳极区域蓝色变浅，并获得产品KIO₃．

Answer 1

分析 （1）MnO₂具有氧化性、碘离子具有还原性，酸性条件下，MnO₂和碘离子发生氧化还原反应生成碘和水；将I^-氧化成I₂的试剂可选双氧水和氯水；
（2）i．根据图2知，升高温度碘含量增大，说明HI的分解反应是吸热反应，则2molHI分解吸收的能量大于1mol碘和1mol氢气分解吸收的能量；
ii．化学平衡常数K=$\frac{c（{I}_{2}）•c（{H}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$；
 iii．能提高HI 转化率的措施降低生成物浓度、升高温度；
（3）根据图知，发现a极变蓝，则a电极上碘离子转化为碘，a为阳极，b为阴极；
i．连接电源正极的为阳极；
ii．碱性条件下碘被氧化生成碘酸根离子．

解答 解：（1）MnO₂具有氧化性、碘离子具有还原性，酸性条件下，MnO₂和碘离子发生氧化还原反应生成碘和水，离子方程式为MnO₂+4H⁺+2I^-=Mn²⁺+I₂+2H₂O；将I^-氧化成I₂的试剂可选双氧水和氯水；
故答案为：MnO₂+4H⁺+2I^-=Mn²⁺+I₂+2H₂O；ab；
（2）i．根据图2知，升高温度平衡正向移动，该反应正反应为吸热反应，2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），△H＞0，△H=2z-（x+y）＞0，所以2z＞x+y，
故答案为：＞；根据图2知，升高温度平衡正向移动，该反应正反应为吸热反应，2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），△H＞0，△H=2z-（x+y）＞0，所以2z＞x+y；
ii．化学平衡常数K=$\frac{c（{I}_{2}）•c（{H}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$，因碘和氢气的计量数相等，则K=$\frac{c（{I}_{2}）•c（{H}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{1}{64}$，所以$\frac{c（{H}_{2}）}{c（HI）}$=$\frac{1}{8}$，设平衡时氢气浓度是xmol/L、HI浓度是8xmol/L，生成的碘是参加反应的HI的2倍，则参加反应的HI浓度是2xmol/L，所以HI转化率=$\frac{2xmol/L}{（2x+8x）mol/L}$×100%=20%，
故答案为：20%；
 iii．a．增大HI 浓度平衡正向移动，但HI浓度增大量远远大于HI转化浓度，所以HI转化率降低，故a错误；
b．该反应前后气体计量数之和不变，所以加压平衡不移动，不能提高HI转化率，故b错误； 
c．移走I₂，平衡正向移动，则提高HI转化率，故c正确；
d．该反应的正反应是吸热反应，升温平衡正向移动，HI转化率提高，故d正确；
故答案为：cd；
（3）根据图知，发现a极变蓝，则a电极上碘离子转化为碘，a为阳极，b为阴极；
i．连接电源正极的为阳极，所以a连接电源正极，
故答案为：正；
ii．I^-在阳极失电子生成I₂，使阳极溶液变蓝色，OH^-通过阴离子交换膜移向阳极，在阳极室I₂与OH^-反应2I₂+6OH^-=5I^-+IO₃^-+3H₂O，使阳极区域蓝色变浅，
故答案为：I^-在阳极失电子生成I₂，使阳极溶液变蓝色，OH^-通过阴离子交换膜移向阳极，在阳极室I₂与OH^-反应2I₂+6OH^-=5I^-+IO₃^-+3H₂O，使阳极区域蓝色变浅，并获得产品KIO₃．

点评 本题考查较综合，涉及化学平衡计算、电解原理、反应热的计算等知识点，侧重考查学生分析判断、获取信息解答问题及计算能力，注意（2）③中d选项，很多同学往往认为“增大反应物浓度平衡正向移动则一定增大其转化率”而导致错误，为易错点．