Question

【題目】碘酸鉀（KIO3）是重要的食品添加劑。某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)下列步驟制取KIO3，并進(jìn)行產(chǎn)品的純度測定。

制取碘酸（HIO3）的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖和有關(guān)資料如下：

HIO3	①白色固體，能溶于水，難溶于四氯化碳 ②Ka＝0.169mol·L－1
KIO3	①白色固體，能溶于水，難溶于乙醇 ②堿性條件下易發(fā)生反應(yīng)： ClO－+ IO3- ＝IO4 -+ Cl-

回答下列問題：

步驟Ⅰ用 Cl2 氧化 I2 制取 HIO3

（1）裝置 A 中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_______。

（2）裝置 B 中的 CCl4 可以加快反應(yīng)速率，原因_______。

（3）反應(yīng)結(jié)束后，獲取 HIO3 溶液的操作中，所需玻璃儀器有燒杯、________和_______。

步驟Ⅱ用 KOH 中和 HIO3 制取 KIO3

（4）該中和反應(yīng)的離子方程式為_______。中和之前，應(yīng)將上述 HIO3溶液煮沸至接近無色，否則中和時(shí)易生成_______（填化學(xué)式）而降低 KIO3 的產(chǎn)量。

（5）往中和后的溶液中加入適量_______，經(jīng)攪拌、靜置、過濾等操作，得到白色固體。

（6）為驗(yàn)證產(chǎn)物，取少量上述固體溶于水，滴加適量 SO2 飽和溶液，搖勻，再加入幾滴淀粉溶液，溶液變藍(lán)。若實(shí)驗(yàn)時(shí)，所加的 SO2 飽和溶液過量，則無藍(lán)色出現(xiàn)，原因是_______。

步驟Ⅲ純度測定

（7）取 0.1000 g 產(chǎn)品于碘量瓶中，加入稀鹽酸和足量 KI 溶液，用 0.1000 mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，接近終點(diǎn)時(shí)，加入淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至終點(diǎn)，藍(lán)色消失（I2+2S2O32-＝2I-+S4O62-）。進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)后，平均消耗 Na2S2O3 溶液的體積為 24.00 mL。則產(chǎn)品中 KIO3 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______。[M（KIO3）＝214.0 g·mol-1]

Answer 1

【答案】KClO3+6HCl(濃)=KCl+3Cl2↑+3H2O I2和Cl2易溶于CCl4，增大了反應(yīng)物濃度 分液漏斗 玻璃棒 HIO3+OH=IO3+H2O ClO 乙醇(或“酒精”“C2H5OH”) 過量的SO2能將IO3-、I2等還原為I 85.60%

【解析】

步驟Ⅰ用Cl2氧化I2制取HIO3：A裝置制備氯氣，B裝置Cl2氧化I2制取HIO3，C裝置吸收尾氣；步驟Ⅱ用KOH中和HIO3制取KIO3（1）從實(shí)驗(yàn)原理和裝置圖可知，裝置A由氯酸鉀和濃鹽酸制取氯氣，同時(shí)生成KCl和水，據(jù)此書寫；（2）由于Cl2、I2在水中溶解度小，在CCl4中溶解度卻很大，能增大反應(yīng)物濃度，據(jù)此可得；（3）依據(jù)物質(zhì)信息可知，B中反應(yīng)后產(chǎn)生的碘酸主要在水溶液中且與CCl4互不相溶，所以必須采用分液法以獲取碘酸溶液；

（4）KOH和HIO3發(fā)生中和反應(yīng)生成KIO3和水，據(jù)此書寫；中和之前溶液中存在較多Cl2，中和時(shí)Cl2轉(zhuǎn)化為ClO-，根據(jù)已知“堿性條件下易發(fā)生反應(yīng)：ClO-+IO3-=IO4-+Cl-”分析；（5）根據(jù)KIO3難溶于乙醇分析；（6）SO2具有還原性，過量的SO2將IO3-、I2等還原為I-；（7）取0.1000 g產(chǎn)品于碘量瓶中，加入稀鹽酸和足量KI溶液，發(fā)生反應(yīng)：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O，用0.1000 molL-1Na2S2O3溶液滴定生成的I2，依據(jù)KIO3～3I2～6S2O32-關(guān)系式即可計(jì)算結(jié)果。

（1）裝置A用于制取氯氣，反應(yīng)為：KClO3+6HCl(濃)=KCl+3Cl2↑+3H2O，故答案為：KClO3+6HCl(濃)=KCl+3Cl2↑+3H2O；

（2）由于Cl2、I2在水中溶解度小，在CCl4中溶解度卻很大，裝置B中的CCl4能增大反應(yīng)物濃度，使反應(yīng)速率加快，故答案為：I2和Cl2易溶于CCl4，增大了反應(yīng)物濃度；

（3）依據(jù)物質(zhì)信息可知，B中反應(yīng)后產(chǎn)生的碘酸主要在水溶液中且與CCl4互不相溶，所以必須采用分液法以獲取碘酸溶液，分液需要的玻璃儀器有燒杯、分液漏斗、玻璃棒，故答案為：分液漏斗；玻璃棒；

（4）KOH和HIO3發(fā)生中和反應(yīng)生成KIO3和水，HIO3屬于弱電解質(zhì)，在離子方程式中保留化學(xué)式，故離子方程式為：HIO3+OH=IO3+H2O；中和之前溶液中存在較多Cl2，通過加熱煮沸可以除去Cl2，避免中和時(shí)Cl2轉(zhuǎn)化為ClO，ClO-進(jìn)一步將IO3氧化為IO4，從而導(dǎo)致KIO3產(chǎn)量下降；故答案為：HIO3+OH=IO3+H2O；ClO；

（5）KIO3難溶于乙醇，加入適量乙醇可以使KIO3從溶液中析出，故往中和后的溶液中加入適量乙醇，經(jīng)攪拌、靜置、過濾等操作，得到白色固體；故答案為：乙醇(或“酒精”“C2H5OH”)；

（6）依題意可知，少量飽和SO2水溶液能將KIO3還原為I2，但加入過量飽和SO2水溶液卻無藍(lán)色出現(xiàn)，說明過量的SO2能將IO3-、I2等還原為I，故答案為：過量的SO2能將IO3-、I2等還原為I；

（7）取0.1000g產(chǎn)品于碘量瓶中，加入稀鹽酸和足量KI溶液，發(fā)生反應(yīng)：IO3+5I+6H+=3I2+3H2O，用0.1000 mol/LNa2S2O3溶液滴定生成的I2，有關(guān)系式：KIO33I26S2O32，則n(KIO3)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol/L×0.024L=0.0004mol， 故產(chǎn)品中KIO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=85.60%，故答案為：85.60%。