Question

10．海帶中含有豐富的碘．為了從海帶中提取碘，某研究性學習小組設計并進行了以下實驗：

請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）從海帶中提取碘元素的步驟中，選用的實驗儀器不能都用到的是D

A．海帶灼燒灰化，選用①②⑧B．加水浸泡加熱，選用②④⑦
C．過濾得到濾液，選用④⑤⑦D．萃取和分液，選用③④⑥
（2）步驟⑤中，某學生選擇用苯來提取碘水中的單質碘的理由是a c d．（選填序號）
a．單質碘與苯不發(fā)生化學反應    b．碘在苯中溶解度小于水
c．碘在苯中溶解度大于水        d．苯與水互不相溶
提取碘的過程中，不能使用的有機溶劑是a．（選填序號）
a．酒精 　    　b．汽油　　　　c．四氯化碳
（3）步驟④中MnO2的作用是氧化劑 （選填：氧化劑、還原劑、催化劑）．
（4）單質碘有許多用途，其中之一是生產(chǎn)加碘食鹽中的碘劑--碘酸鉀（KIO₃）．合格加碘食鹽含碘量（以I計）為20-50mg/Kg，則每千克該加碘食鹽中碘酸鉀的最小質量為33.7mg．
（5）已知：2Fe³⁺+2I-→2Fe²⁺+I₂ 氯氣既可以氧化Fe²⁺，也可以氧化I^-． 往200mLFeI₂溶液中通入8.96L（標準狀況）Cl₂，反應完成后，溶液中有$\frac{1}{2}$Fe²⁺被氧化，則原FeI₂溶液的物質的量濃度1.6mol/L．

Answer 1

分析 以海帶為原料獲得少量碘單質：將海帶在坩堝中灼燒得到海帶灰，將海帶灰浸泡得到海帶灰懸濁液，然后采用過濾的方法將殘渣和溶液分離，得到含有碘化鉀的溶液，向水溶液中加入MnO₂，發(fā)生反應為2I^-+MnO₂+4H⁺═Mn²⁺+I₂+2H₂O，向含有碘單質的溶液中加入萃取劑苯萃取蒸餾得到碘單質．
將懸濁液分離為殘渣和含碘離子溶液應選擇過濾的方法．從有機物中提取碘常用蒸餾的方法；含碘離子溶液通入適量Cl₂是為了將碘離子氧化成單質碘，離子方程式為2I^?+Cl₂=I₂+2Cl^-；利用碘易溶于有機溶劑的性質來進行提取，須注意：選擇的能提取碘的試劑除了對I₂有強的溶解能力處，還必須難溶于水，否則不能進行分液分離，
（1）先將海帶在坩堝中灼燒灰化，然后在燒杯中加水浸泡加熱，在漏斗中過濾，最后用分液漏斗分液，以此解答該題；
（2）萃取劑的選擇原理：苯與水、I₂均不發(fā)生化學反應，和水互不相溶，要萃取的物質在其中的溶解度大于在水中的溶解度，選擇用苯來提取碘水中的單質碘的理由是a．單質碘與苯不發(fā)生化學反應；
（3）在酸性環(huán)境下，二氧化錳能將碘離子氧化為碘單質；
（4）1kg食鹽中至少含碘元素20mg，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算I元素物質的量，再根據(jù)I元素守恒確定每千克食鹽加入碘酸鉀（KIO₃）的物質的量，計算得到碘酸鉀質量；
（5）還原性強弱：I^-＞Fe²⁺，氯氣先氧化碘離子，再氧化亞鐵離子，結合離子方程式計算．

解答 解：（1）A．將海帶灼燒灰化，應在坩堝中加熱，用到的儀器有①、②和⑧，必要時還可用到三腳架或鐵架臺帶鐵圈，故A正確；
B．加水浸泡加熱，應在燒杯中進行，加熱用酒精燈，用玻璃棒攪拌，用到的儀器為②④⑦，故B正確；
C．過濾時用到④、⑤和⑦，故C正確；
D．萃取和分液用到④⑥，不用試管，故D錯誤．
故選D；
（2）萃取劑的選擇原理：苯與水、I₂均不發(fā)生化學反應，和水互不相溶，要萃取的物質在其中的溶解度大于在水中的溶解度，選擇用苯來提取碘水中的單質碘的理由是a．單質碘與苯不發(fā)生化學反應，c．碘在苯中溶解度大于水，d．苯與水互不相溶，提取碘的過程中，不能使用的有機溶劑是a．酒精，酒精和溶液不能分層，
b．汽油，c．四氯化碳在水溶液中不溶都能分層，碘單質在四氯化碳，汽油中溶解度大于水中，可以做萃取劑，
故答案為：a c d；a；
（3）在酸性環(huán)境下，二氧化錳能將碘離子氧化為碘單質，即2I^-+MnO₂+4H⁺═Mn²⁺+I₂+2H₂O，Mn元素的化合價降低，MnO₂作為氧化劑，
故答案為：氧化劑； 
（4）1kg食鹽中至少含碘元素20mg，即含Ⅰ物質的量為  $\frac{20×1{0}^{-3}g}{127g/mol}$=1.575×10^-4 mol，故每千克食鹽中n（KIO₃）=n（I）=1.57×10^-4 mol，質量=1.575×10^-4 mol×214g/mol=33.7mg，
故答案為：33.7；
（5）已知：還原性強弱：I^-＞Fe²⁺，往200mL碘化亞鐵溶液中緩慢通入8.96L（標準狀況）氯氣，氯氣先氧化碘離子，再氧化亞鐵離子，已知氯氣的物質的量為
$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，發(fā)生反應離子方程式為：Cl₂+2I^-=2Cl^-+I₂，碘離子完全氧化后，溶液中有$\frac{1}{2}$的Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，發(fā)生反應離子方程式為：
Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+Fe³⁺，設原碘化亞鐵溶液的物質的量濃度為cmol/L，則c（I^-）=2c（FeI₂）=2c，c（Fe²⁺）=cmol/L，
所以與碘離子反應消耗的氯氣為n（Cl₂）=$\frac{1}{2}$n（I^-）=$\frac{1}{2}$×2c×0.2L=0.2cmol，
反應完成后溶液中有$\frac{1}{2}$的Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，則與亞鐵離子反應消耗的氯氣為n（Cl₂）=$\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$n（Fe²⁺）=$\frac{1}{4}$c×0.2L=0.05cmol，所以0.05cmol+0.2cmol=0.4mol
解得：c=1.6mol/L，
故答案為：1.6mol/L；

點評 本題考查灼燒的實驗，物質的分離方法，碘單質的檢驗，氧化還原反應定量計算，難度中等，考查學生解決實際問題的能力．