Question

4．碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病．以海带为原料提取碘的工艺流程如图1所示：

回答下列问题：
（1）步骤①灼烧海带时，除三脚架、坩埚、坩埚钳、酒精灯外，还需要用到的实验仪器有泥三角．
（2）步骤③的实验操作名称为过滤；步骤④中反应的离子方程式为2I^-+MnO₂+4H⁺═Mn²⁺+I₂+2H₂O．
（3）下列有关步骤⑤中分液漏斗的使用方法表述合理的有bd（填字母）
a．分液漏斗使用前必须要检漏，只要旋塞处不漏水即可使用
b．萃取时振摇放气操作应如图2所示
c．静置分层后，先放出下层液体，然后继续从下口放出上层液体
d．放出下层液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
（4）步骤⑥中若采用蒸馏方法是不合适的，理由是碘易升华，会导致碘的损失．
（5）某兴趣小组用电位滴定法测定海带中碘的含量，测得的电动势（E）反映溶液中c（I^-）的变化．该小组同学称取a g海带，经过步骤①②③操作得到含I^-水溶液b mL，取100.00mL该溶液至滴定池，用0.01000mol•L^-1的AgNO₃标准溶液滴定，测得的部分数据如下表：

V（AgNO3）/mL	15.00	19.00	19.80	19.98	20.00	20.02	21.00	23.00	25.00
E/mV	-225	-200	-150	-100	50.0	175	275	300	325

该次滴定终点时用去AgNO₃溶液的体积为20.00mL，计算得出海带中碘元素的质量分数为$\frac{254b×1{0}^{-6}}{a}$×100%．
（6）以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图3所示．电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I₂+6KOH═5KI+KIO₃+3H₂O．将该溶液加入阳极区．另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却．电解时，阳极上发生反应的电极反应式为I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O；电解时保持电流恒定，升高温度，电解反应速率将不变（填“变大”“变小”“不变”）．

Answer 1

分析 海带灼烧得到海带灰，在水中浸泡溶解过滤得到含碘离子的溶液，加入二氧化锰和硫酸发生氧化还原反应上层碘单质溶液，加入四氯化碳萃取分液得到碘单质的四氯化碳溶液，通过蒸馏得到碘单质，
（1）灼烧海带时，可以从加热仪器、盛放海带的仪器、放置坩埚的仪器判断还缺少的仪器；
（2）分离固体和液体的操作方法为过滤；碘离子在酸性溶液中MnO₂具有较强的氧化性，在酸性条件下可氧化碘离子，据此写出反应的离子方程式；
（3）分液漏斗的使用方法为：
a．分液漏斗使用前必须要检漏，要分液漏斗的旋塞芯处和上口的活塞都不漏水才可使用；
b．洗涤时振摇放气，应打开分液漏斗的旋塞，此时分液漏斗下管口应略高于口部；
c．振荡静置完成后，先放出下层液体，然后从上口倒出上层液体；
d．放出下层液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，使内外压强相等，便于液体流下；
（4）碘单质易升华分析；
（5）根据图象判断滴定终点时用去AgNO₃溶液的体积；根据硝酸银与碘离子的反应计算出100mL溶液中含有碘离子的物质的量，再计算出500mL溶液中含有的碘离子，最后计算出海带中碘的百分含量；
（6）根据图知电解时，阳极上碘离子失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应，电解反应速率与温度无关，与电流强度、电极之间的距离等有关，据此分析解答．

解答 解：（1）灼烧海带时，需要使用酒精灯加热，海带需要盛放在坩埚中，坩埚放在三脚架上的泥三角上，所以除了三脚架之外，还需要坩埚、泥三角和酒精灯，步骤①灼烧海带时，除三脚架、坩埚、坩埚钳、酒精灯外，还需要用到的实验仪器有泥三角，
故答案为：泥三角；
（2）步骤③是分离固体和液体，则实验操作为过滤，碘离子在酸性条件下可被MnO₂氧化，肺炎的离子方程式为：2I^-+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+I₂+2H₂O，
故答案为：过滤：2I^-+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+I₂+2H₂O；
（3）a．分液漏斗使用前必须要检漏，要分液漏斗的旋塞芯处和上口的活塞都不漏水才可使用，故a错误；
b．洗涤时振摇放气，应打开分液漏斗的旋塞，此时分液漏斗下管口应略高于口部，故b正确；
c．静置分层后，先放出下层液体，然后从上口放出上层液体，故c错误；
d．放出下层液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，使内外压强相等，便于液体流下，故d正确；
故答案为：bd；
（4）步骤⑥中若采用蒸馏方法是不合适的，理由是碘易升华，会导致碘的损失，
故答案为：碘易升华，会导致碘的损失；
（5）根据滴定曲线可知，当加入20mL硝酸银溶液时，电动势出现了突变，说明滴定终点时消耗了20.00mL硝酸银溶液；
该小组同学称取a g海带，经过步骤①②③操作得到含I^-水溶液b mL，取100.00mL该溶液至滴定池，用0.01000mol•L^-1的AgNO₃标准溶液滴定，
20.00mL硝酸银溶液中含有硝酸银的物质的量为：0.0100mol/L×0.02L=0.0002mol，则bmL原浸出液完全反应消耗硝酸银的物质的量为：0.0002mol×$\frac{b}{100}$=2.0b×10^-6mol，说明ag该海带中含有2.0b×10^-6mol碘离子，所以海带中碘的百分含量为：$\frac{2.0b×1{0}^{-6}mol×127g/mol}{ag}$×100%=$\frac{254b×1{0}^{-6}}{a}$×100%，
故答案为：20.00；$\frac{254b×1{0}^{-6}}{a}$；
（6）阳极上碘离子失电子发生氧化反应，电极反应式为I^--6e^-+6OH^-═IO₃^-+3H₂O，电解反应速率与温度无关，与电流强度、电极之间的距离等有关，则保持电流恒定时，升高温度不改变电解反应速率，电解时保持电流恒定，升高温度，电解反应速率将不变，
故答案为：I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O；不变．

点评 本题考查物质的分离与提纯方法的综合应用，题目难度较大，试题涉及的知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学实验能力，明确实验原理为解答关键，注意熟练掌握化学实验基本操作方法．