Question

7．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．在酸性條件下碘酸鉀是一種較強(qiáng)的氧化劑，可與碘化物、亞硫酸鹽等還原性物質(zhì)反應(yīng)．工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如下：

（1）已知步驟①反應(yīng)器發(fā)生的反應(yīng)為：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，
該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為KCl、Cl₂；
（2）參照下表碘酸鉀的溶解度，操作③得到碘酸鉀晶體，你建議的方法是降溫結(jié)晶．

溫度/℃	20	40	60	80
KIO3g/100g水	8.08	12.6	18.3	24.8

KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-
（3）①已知：
測定加碘食鹽中碘的含量，學(xué)生甲設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．準(zhǔn)確稱取wg食鹽，加適量蒸餾水使其完全溶解；
b．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；
c．以淀粉為指示劑，逐滴加入物質(zhì)的量濃度為2.00×10^-3mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10.0mL，恰好反應(yīng)完全．則加碘食鹽樣品中的碘元素含量是$\frac{1270}{3w}$mg•kg^-1（以含w的代數(shù)式表示）．
②學(xué)生乙又進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
取1g純凈的NaCl，加3mL水配成溶液	溶液無變化
滴入5滴淀粉溶液和1mL0.1mol•L-1KI溶液，振蕩	溶液無變化
然后再滴入1mol•L-1的H2SO4，充分振蕩	溶液變藍(lán)色

請推測實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生藍(lán)色現(xiàn)象的可能原因，用離子方程式表示4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O．
根據(jù)學(xué)生乙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請對學(xué)生甲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出簡要評價(jià)：偏大，過量的I^-會被空氣中的O₂氧化為I₂  ．
（4）某學(xué)習(xí)小組對加碘鹽進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：取一定量某加碘鹽（可能含有KIO₃、KI、Mg²⁺、Fe³⁺），用適量蒸餾水溶解，并加稀鹽酸酸化，將所得溶液分為3份．第一份試液中滴加KSCN溶液后顯紅色；第二份試液中加足量KI固體，溶液顯淡黃色，用CCl₄萃取，下層溶液顯紫紅色；第三份試液中加入適量KIO₃固體后，滴加淀粉試劑，溶液不變色．
①根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加碘鹽中可能含有的物質(zhì)中不能確定的是Mg²⁺．
②第二份試液中加入足量KI固體后，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O．

Answer 1

分析 碘、氯酸鉀、水在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，除盡生成的氯氣冷卻結(jié)晶得到KH（IO₃）₂，加入水和氫氧化鉀溶液溶解后調(diào)節(jié)溶液PH=10，過濾得到濾液降溫結(jié)晶得到碘酸鉀晶體，
（1）在氧化還原反應(yīng)中，得電子化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑，失電子化合價(jià)升高的反應(yīng)物是還原劑，還原劑對應(yīng)的產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物，氧化劑對應(yīng)的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物；
（2）根據(jù)物質(zhì)的溶解度可以確定溶液獲得晶體的方法；
（3）①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；
②酸性條件下，碘離子被氧氣氧化生成碘單質(zhì)；過量的碘離子易被空氣氧化生成碘單質(zhì)．
（4）①從第一份試液中滴加KSCN溶液后顯紅色，可知該加碘鹽中含有Fe³⁺，反應(yīng)：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，F(xiàn)e（SCN）₃呈血紅色；從第二份試液中加足量KI固體，溶液顯淡黃色，用CCl₄萃取，下層溶液顯紫紅色，可知有碘生成．這是因?yàn)橛捎凇把趸�性：IO₃^-＞Fe³⁺＞I₂”，加足量KI后，IO₃^-和Fe³⁺均能將I^-氧化成I₂，由此也可以知道該加碘鹽添加KIO₃；第三份試液中加入適量KIO₃固體后，滴加淀粉試劑，溶液不變色．由此可知該加碘鹽中不含KI；
②具有氧化性的離子為IO₃^-與具有還原性的離子為I^-，發(fā)生氧化還原反應(yīng)．

解答 解：（1）該反應(yīng)中I元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?5價(jià)，Cl元素化合價(jià)由+5價(jià)變?yōu)?1價(jià)和0價(jià)，所以I₂是還原劑，KClO₃是氧化劑，KCl、Cl₂是還原產(chǎn)物，
故答案為：KCl、Cl₂；
（2）碘酸鉀的物質(zhì)的量隨著溫度升高而增大，所以從碘酸鉀溶液獲得晶體可以采用降溫結(jié)晶的方法，
故答案為：降溫結(jié)晶；
（3）①設(shè)碘酸鉀的物質(zhì)的量為x．
KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O①； I₂+2S₂O₃ ^2-=2I^-+S₄ O₆^2-②，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=$\frac{2.0×1{0}^{-3}mol/L×0.01L×1}{6}$=$\frac{1}{3}$×10^-5mol，根據(jù)碘原子守恒知，碘元素的物質(zhì)的量=$\frac{1}{3}$×10^-5mol，所以碘元素含量是=$\frac{\frac{1}{3}×1{0}^{-5}}{w×1{0}^{-3}}$=$\frac{\frac{1}{3}×1{0}^{-5}mol×127g/mol×1000mg/g}{w×1{0}^{-3}kg}$×100%=$\frac{1270}{3w}$mol•kg^-1，
故答案為：$\frac{1270}{3w}$；
②酸性條件下，碘離子被氧氣氧化生成碘單質(zhì)，離子反應(yīng)方程式為：4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O；酸性條件下，過量的碘離子易被空氣中氧氣氧化生成碘單質(zhì)，導(dǎo)致測定結(jié)果偏大，故答案為：4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O；偏大，過量的I^-會被空氣中的O₂氧化為I₂；
（4）①某加碘鹽可能含有KIO₃、KI、Mg²⁺、Fe³⁺，用蒸餾水溶解，并加稀鹽酸酸化后將溶液分為3份．從第一份試液中滴加KSCN溶液后顯紅色，可知該加碘鹽中含有Fe³⁺，反應(yīng)：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，F(xiàn)e（SCN）₃呈血紅色；從第二份試液中加足量KI固體，溶液顯淡黃色，用CCl₄萃取，下層溶液顯紫紅色，可知有碘生成．這是因?yàn)橛捎凇把趸�性：IO₃^-＞Fe³⁺＞I₂”，加足量KI后，IO₃^-和Fe³⁺均能將I^-氧化成I₂，由此也可以知道該加碘鹽添加KIO₃；第三份試液中加入適量KIO₃固體后，滴加淀粉試劑，溶液不變色．由此可知該加碘鹽中不含KI．
故答案為：Mg²⁺；
②第二份試液中加入足量KI固體后，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O，
故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了氧化還原反應(yīng)方程式的有關(guān)計(jì)算以及溶液成分的測定，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．