Question

13．加碘食鹽中加入的碘酸鉀是一種白色結(jié)晶粉末，常溫下很穩(wěn)定，加熱至560℃開始分解．工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如下：

（1）檢驗(yàn)加碘食鹽中的碘元素，學(xué)生甲利用碘酸鉀與碘化鉀在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)．用四氯化碳檢驗(yàn)所生成的碘時(shí)，主要用到的玻璃儀器有分液漏斗．
（2）從濾液中得到KIO₃成品的操作為蒸發(fā)結(jié)晶，操作時(shí)除不斷用玻璃棒攪拌外，還需要注意的事項(xiàng)有當(dāng)析出較多晶體時(shí)，應(yīng)停止加熱，利用余熱蒸干．
（3）某探究學(xué)習(xí)小組測(cè)定加碘食鹽中碘的含量，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①準(zhǔn)確稱取w g食鹽，加適量蒸餾水使其完全溶解；
②用稀硫酸酸化所得溶液，加入過量KI溶液，使KIO₃與KI反應(yīng)完全；反應(yīng)的方程式如下，請(qǐng)配平1KIO₃+5KI+3H₂SO₄═3K₂SO₄+3I₂+3H₂O；
③生成的碘單質(zhì)用Na₂S₂O₃溶液滴定，反應(yīng)的離子方程式為：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-．滴定時(shí)，選擇淀粉為指示劑，眼睛應(yīng)該注視錐形瓶內(nèi)溶液顏色的變化，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螘r(shí)，溶液藍(lán)色剛好消失，且30秒內(nèi)不恢復(fù)，加入物質(zhì)的量濃度為2.0×10^-3 mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10.0mL時(shí)，恰好反應(yīng)完全．
（4）該加碘食鹽樣品中的碘元素含量是$\frac{1270}{3w}$mg/kg（以含w的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作可知，用四氯化碳檢驗(yàn)碘時(shí)，需要用到萃取，則需要用到分液漏斗；
（2）由KIO₃溶液得到KIO₃成品，則需要蒸發(fā)結(jié)晶；根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶所需要的注意事項(xiàng)判斷；
（3）②反應(yīng)中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+5價(jià)，共升高10價(jià)．KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合價(jià)降低，還原產(chǎn)物為KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合價(jià)由+5降低為-1價(jià)，化合價(jià)降低6價(jià)，KClO₃→Cl₂氯元素化合價(jià)由+5降低為0價(jià)，化合價(jià)總共降低10價(jià)，二者獲得的電子數(shù)目相同，獲得電子最小公倍數(shù)為30，則KCl的系數(shù)為5，Cl₂的系數(shù)為3，所以化合價(jià)降低60價(jià)，故I₂系數(shù)為6，根據(jù)元素守恒配平KClO₃、H₂O、KH（IO₃）₂的系數(shù)；
③根據(jù)反應(yīng)的離子方程式可知，第②步生成的碘單質(zhì)被消耗，則可選用與碘單質(zhì)顯色的淀粉做指示劑；根據(jù)滴定操作注意事項(xiàng)回答；
（4）根據(jù)硫代硫酸鈉與碘酸鉀的關(guān)系式計(jì)算碘酸鉀的物質(zhì)的量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算碘的含量．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作可知，用四氯化碳檢驗(yàn)碘時(shí)，需要用到萃取，則需要用到分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
（2）由KIO₃溶液得到KIO₃成品，則需要將溶劑蒸發(fā)掉，而得到晶體，該操作為蒸發(fā)結(jié)晶；當(dāng)蒸發(fā)到較多晶體析出時(shí)，溶劑較少，為了防止形成的晶體KIO₃受熱分解，應(yīng)停止加熱，用儀器的余熱蒸干溶劑，
故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；當(dāng)析出較多晶體時(shí)，應(yīng)停止加熱，利用余熱蒸干；
（3）②反應(yīng)中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+5價(jià)，共升高10價(jià)．KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合價(jià)降低，還原產(chǎn)物為KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合價(jià)由+5降低為-1價(jià)，化合價(jià)降低6價(jià)，KClO₃→Cl₂氯元素化合價(jià)由+5降低為0價(jià)，化合價(jià)總共降低10價(jià)，二者獲得的電子數(shù)目相同，獲得電子最小公倍數(shù)為30，則KCl的系數(shù)為5，Cl₂的系數(shù)為3，所以化合價(jià)降低60價(jià)，故I₂系數(shù)為6，根據(jù)元素守恒配平KClO₃、H₂O、KH（IO₃）₂的系數(shù)，化學(xué)方程式可寫為：1 KIO₃+5 KI+3 H₂SO₄═3 K₂SO₄+3 I₂+3 H₂O，
故答案為：1、5、3、3、3、3；
③根據(jù)反應(yīng)的離子方程式可知，第②步生成的碘單質(zhì)被消耗，則可選用與碘單質(zhì)顯色的淀粉做指示劑；滴定時(shí)，眼睛應(yīng)時(shí)刻注視溶液顏色變化，防止滴定過量；滴定終點(diǎn)時(shí)，為了防止出現(xiàn)滴定不足或者滴定過量，應(yīng)保持溶液半分鐘內(nèi)顏色不變，
故答案為：淀粉；   錐形瓶內(nèi)溶液顏色的變化；當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螘r(shí)，溶液藍(lán)色剛好消失，且30秒內(nèi)不恢復(fù)；
（4）設(shè)碘酸鉀的物質(zhì)的量為x．
KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O①；   I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-②，將方程式②×3+①得
IO₃^-+6H⁺+6S₂O₃^2-=I^-+3S₄O₆^2-+3H₂O
1               6
x              2.0×10^-3mol/L×0.01L
x=$\frac{2.0×10{\;}^{-3}mol/L×0.01L}{6}$=$\frac{1}{3}$×10^-5mol，根據(jù)碘原子守恒知，碘元素的質(zhì)量=$\frac{1}{3}$×10^-5mol/L×127g/mol=$\frac{127}{3}$×10^-5g，
所以碘元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{127}{3}×10{\;}^{-5}}{w}$=$\frac{1270}{3w}$mg/kg，
故答案為：$\frac{1270}{3w}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)組成與含量的測(cè)定、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解、氧化還原滴定、閱讀獲取信息的能力等，難度較大，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用分析解決問題的能力．