03碘和碘的化合物.doc

元素化学03：碘和碘的化合物 （时间：2.5 小时 满分：100 分） 第一题（7 分）碘的氧化物 1．已知最简式为IO2 的物质是逆磁性的。且在一定条件下能形成I(ClO4)3·2H2O、(IO)2SO4化合物。 （1）写出该化合物的可能组成式； （2）写出它和热水反应的方程式； （3）写出它和NaOH 溶液反应的方程式； 2．I4O9 也是离子化合物，用离子式表示； 3．I2O5 是最重要的碘的氧化物，用来定量测量CO 的含量，写出反应方程式。 第二题（12 分）碘的制备与性质 化学发展史上，有许多偶然事件引起科学发现的事例，碘的发现也得益于Courtoris 对意外现象的注意。碘是人类发现的第二个生物必需微量元素，实验室中可以用淀粉检验碘的存在。 1．单质碘的制备方法之一是在酸性条件下通Cl2 于NaI 溶液中，指出运用该法时应注意的问题？分析其原因，写出有关反应方程式。 2．碘大多以NaIO3 的形式存在于海草、油田盐水和智利硝石中，制取碘的原理是用NaHSO3还原IO3－，再用升华法精制即可得纯I2。写出该反应的化学方程式。 3．在100％硫酸中，I2 可被HIO3 氧化成I3＋，写出配平的离子方程式。 4．均匀混合干的铝粉和干的碘后均匀分成三小堆。往第一堆上加一滴水，第二堆上加少量固态Na2SO4·10H2O，第三堆上加少量CuSO4·5H2O 晶体。现象是：第一堆立即发生剧烈的反应，并有紫色烟生成；第二堆过一会儿也发生反应并有紫色烟产生；第三堆在长时间内不易发生反应。请解释此实验现象。 5．将一定浓度的酸性碘溶液、过氧化氢溶液以及含催化剂Mn2＋的淀粉溶液按一定比例混合，溶液的颜色从无色转到蓝色再恢复无色循环变化，这称为“化学振荡”。其中，颜色由无色变为蓝色的原因是碘酸钾在稀H2SO4 的酸性环境（Mn2＋作催化剂）被H2O2 还原为碘单质（同时有O2 放出），碘遇淀粉显蓝色。写出这个反应的化学方程式。 6．室温下淀粉遇碘会变蓝，这个现象常常用来鉴别碘或淀粉的存在，对此我们已经非常熟悉。淀粉分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉是淀粉中使碘显蓝色的部分。直链淀粉并不是朝一个方向伸展的直线状结构，而是由分子内的氢键使键卷曲成螺旋状的立体结构。螺旋中有一定的空腔，碘分子可钻入空腔，蓝色就是淀粉的螺旋状空腔与碘分子相互作用产生的。（右图：直链淀粉形成螺旋状结构，中间黑色代表包裹在螺旋状空腔中的碘分子） （1）向刚煮沸还未冷却的淀粉溶液中滴加数滴稀的I2－KI 溶液，请猜测有什么现象？淀粉溶液冷却后，又有什么现象？请分析原因。 （2）中学化学课上曾经学习过一个类似现象，请举例。 第三题（10 分）两种碘的含氧酸 1．已知IOH 是两性化合物，根据它的性质试回答： （1）写出IOH 的两性电离的方程式； （2）写出IOH 与①NaOH、②HCl、③H2S、④KMnO4/H＋反应的化学方程式。 2．正高碘酸的制备是先在碱性的碘酸盐溶液中通入Cl2，得到Na2H3IO6 白色沉淀；将生成的悬浮液与AgNO3 作用，得到黑色的Ag5IO6 沉淀；往沉淀中再通入适量Cl2，得到H5IO6。正高碘酸在真空中加热可逐步失水，转化为HIO4。 （1）写出制备正高碘酸的各步反应方程式； （2）写出IO65－和IO4－的空间构型和中心原子的杂化类型； （3）在HNO3 酸化MnSO4 溶液中加入HIO4 溶液，溶液立即呈现出紫色，写出反应方程式。 第四题（11 分）海水提取碘 海带中含有丰富的碘，一般以I－存在，可用离子交换法来提取海带中的碘，其步骤如下：①用水浸泡海带，浸出液中含I－和褐藻糖胶；②用溶液调节浸出液的pH 至12 左右，使褐藻糖胶转化为褐藻糖酸钠而呈絮状沉淀析出，静置澄清，用倾析法倾出清液；③用溶液调节清液的pH 至1.5～2，滴入NaClO，此时清液变成棕褐色（此时应控制NaClO 的用量，只使部分I－氧化为I2，故无沉淀生成）；④将棕褐色的溶液通过氯型强碱性阴离子交换树脂（以R＋－Cl－表示）柱。待溶液全部通过后，树脂呈黑红色，流出液无色；⑤从柱的下端加入适当浓度的NaOH 溶液，浸没树脂，静置一段时间以后，树脂恢复为原来的颜色，放出柱中无色液（称A 液）于烧杯中；⑥将NaCl 溶液加入柱中，浸没树脂，静置一段时间以后，慢慢放出无色溶液（称B 液）于另一烧杯中；⑦往A 液中滴加H2SO4 溶液并不断搅拌，直到棕黑色沉淀不再继续形成为止，静置澄清；⑧B 液用H2SO4 酸化后，滴加NaNO2 至棕黑色沉淀不再继续形成为止（反应产物中有N2），静置澄清。⑨合并上述两步所得到的沉淀及少量清液，进行离心分离，得到粗碘，置于放有浓H2SO4 的干燥器中进行干燥。 1．在日照强、温度高的海区，表层海水中碘浓度往往要低一些，为什么？ 2．写