Question

10．碘酸（HIO₃）及其鹽在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)研究中具有廣泛的用途，回答下列問(wèn)題：
（1）碘酸（HIO₃）是中強(qiáng)酸，其水溶液中電離平衡常數(shù)表達(dá)式K_a=$\frac{[{H}^{+}]×[I{{O}_{3}}^{-}]}{[HI{O}_{3}]}$
（2）碘酸鉀是含碘食鹽的碘添加劑，其制備方法可用碘與KC1O₃在硫酸存在的條件下反應(yīng)，生成KH（IO₃）₂、KCl和另外一種酸式鹽A，KH（IO₃）₂再與KOH反應(yīng)，
①酸式鹽A的水溶液中各離子濃度大小關(guān)系為c（H⁺）＞c（SO₄^2-）=c（K⁺）＞c（OH^-）．
②碘、KC1O₃、硫酸作用生成KH（IO₃）₂的反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為5：3
③KH（IO₃）₂再與K0H反應(yīng)生成碘酸鉀的化學(xué)方程式為KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O
（3）以肼（N₂H₄）-空氣堿性燃料電池為電源電解KI溶液也可制取KIO₃．
①肼（N₂H₄）-空氣堿性燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
②電解KI溶液的陽(yáng)極電極反應(yīng)式為I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+3H⁺，每生成1molKIO₃時(shí)，理論上消耗肼的質(zhì)量為48g．

Answer 1

分析 （1）弱電解質(zhì)在一定條件下電離達(dá)到平衡平衡時(shí)，溶液中電離所生成的各種離子濃度系數(shù)次的乘積與溶液中未電離分子的濃度系數(shù)冪的乘積的比；
（2）碘與KC1O₃在硫酸存在的條件下反應(yīng)，生成KH（IO₃）₂、KCl和另外一種酸式鹽A，A為KHSO₄．
①KHSO₄在溶液中完全電離，溶液呈酸性，而溶液中水也電離產(chǎn)生氫離子；
②氧化劑為KC1O₃，被還原為KCl，還原劑為I₂，被氧化為KH（IO₃）₂，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算氧化劑、還原劑物質(zhì)的量之比；
③KH（IO₃）₂與KOH反應(yīng)生成碘酸鉀與水；
（3）以肼（N₂H₄）-空氣堿性燃料電池為電源電解KI溶液也可制取KIO₃．
①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，N₂H₄在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成氮?dú)馀c水；
②電解KI溶液，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，I^-在陽(yáng)極失去電子生成IO₃^-，由元素守恒可知，有水參與反應(yīng)，由電荷守恒可知有氫離子生成；根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算消耗肼的質(zhì)量．

解答 解：（1）HIO₃的電離方程式為：HIO₃?H⁺+IO₃^-，其電離平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{[{H}^{+}]×[I{{O}_{3}}^{-}]}{[HI{O}_{3}]}$，
故答案為：$\frac{[{H}^{+}]×[I{{O}_{3}}^{-}]}{[HI{O}_{3}]}$；
（2）碘與KC1O₃在硫酸存在的條件下反應(yīng)，生成KH（IO₃）₂、KCl和另外一種酸式鹽A，A為KHSO₄．
①KHSO₄在溶液中完全電離得到H⁺、SO₄^2-、K⁺，溶液呈酸性，K⁺濃度等于SO₄^2-的，溶液中水也電離產(chǎn)生氫離子，溶液中H⁺濃度大于SO₄^2-的，故水溶液中的離子濃度由大到小的順序是：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）=c（K⁺）＞c（OH^-），
故答案為：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）=c（K⁺）＞c（OH^-）；
②氧化劑為KC1O₃，被還原為KCl，還原劑為I₂，被氧化為KH（IO₃）₂，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，6n（KC1O₃）=10n（I₂），則，（KC1O₃）：n（I₂）=5：3，
故答案為：5：3；
③KH（IO₃）₂與KOH反應(yīng)生成碘酸鉀與水，反應(yīng)方程式為：KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O，
故答案為：KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O；
（3）以肼（N₂H₄）-空氣堿性燃料電池為電源電解KI溶液也可制取KIO₃．
①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，N₂H₄在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成氮?dú)馀c水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
②電解KI溶液，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，I^-在陽(yáng)極失去電子生成IO₃^-，由元素守恒可知，有水參與反應(yīng)，由電荷守恒可知有氫離子生成，故陽(yáng)極電極反應(yīng)式為I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+3H⁺；
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，消耗肼的物質(zhì)的量為$\frac{1mol×6}{4}$=1.5mol，故消耗肼的質(zhì)量為1.5mol×32g/mol=48g，
故答案為：I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+3H⁺；48g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電離平衡常數(shù)、氧化還原反應(yīng)計(jì)算、離子濃度大小比較、原電池、電解原理等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．