Question

10．碘是生命體中的必需元素，請(qǐng)根據(jù)如下有關(guān)碘及其化合物的性質(zhì)，回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)室中制取少量碘可采用如下方法：KI+CuSO₄→A （白色）↓+K₂SO₄+I₂．16.0g CuSO₄與過量KI反應(yīng)后可得19.1g 的A，寫出A的化學(xué)式：CuI．
工業(yè)生產(chǎn)中，可用智利硝石（含有NaIO₃）為原料，與NaHSO₃溶液反應(yīng)后生成碘，寫出此反應(yīng)的離子方程式：2IO₃^-+5HSO₃^-=3H⁺+5SO₄^2-+I₂+H₂O．
（2）單質(zhì)碘與氟氣反應(yīng)可制得IF₅，實(shí)驗(yàn)表明液態(tài)IF₅具有一定的導(dǎo)電性，研究人員發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因在于IF₅的自偶電離（如：2H₂OH₃O⁺+OH^-），生成的陽離子為IF₄⁺，則陰離子為IF₆^-．
（3）自來水廠用ClO₂處理后的水中，要求ClO₂的濃度在0.1～0.8mg•L^-1之間．碘量法可以檢測(cè)水中ClO₂的濃度，步驟如下：
Ⅰ．取一定體積的水樣，加入一定量的KI，再用NaOH溶液調(diào)至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)．
Ⅱ．加入一定量的Na₂S₂O₃溶液．（已知：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-）
Ⅲ．加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1～3．
操作時(shí)，不同pH環(huán)境中粒子種類如圖所示：
請(qǐng)回答：
①操作Ⅰ中反應(yīng)的離子方程式是2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂．
②確定操作Ⅱ完全反應(yīng)的現(xiàn)象是藍(lán)色消失，半分鐘內(nèi)不變色．
③在操作Ⅲ過程中，溶液又呈藍(lán)色，反應(yīng)的離子方程式是ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O．
④若水樣的體積為1.0L，在操作Ⅱ時(shí)消耗了1.0×10^-3 mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10mL，則水樣中ClO₂的濃度是0.675mg•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素守恒知，A中含有Cu元素，該反應(yīng)中I元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，Cu元素得電子化合價(jià)降低，白色沉淀是Cu和I元素形成的化合物，n（CuSO₄）=$\frac{16.0g}{160g/mol}$=0.1mol，m（Cu）=64g/mol×0.1mol=6.4g，A中n（I）=$\frac{19.1g-6.4g}{127g/mol}$=0.1mol，n（Cu）：n（I）=0.1mol：0.1mol=1：1，據(jù)此判斷A化學(xué)式；碘酸根離子和亞硫酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子、碘、氫離子和水；
（2）根據(jù)水的電離方程式確定IF₅電離方程式，從而確定其陰離子；
（3））①用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，由圖知，此條件下粒子種類為 ClO₂，ClO₂將加入的碘化鉀氧化為I₂，自身被還原成ClO₂^-，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發(fā)生反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-；
③由圖示表明，pH至1～3時(shí)，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂與淀粉結(jié)合再次出現(xiàn)藍(lán)色，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
④根據(jù)關(guān)系S₂O₃^2-～I(xiàn)^-～ClO₂先計(jì)算出ClO₂的物質(zhì)的量，然后再計(jì)算出濃度．

解答 解：（1）根據(jù)元素守恒知，A中含有Cu元素，該反應(yīng)中I元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，Cu元素得電子化合價(jià)降低，白色沉淀是Cu和I元素形成的化合物，n（CuSO₄）=$\frac{16.0g}{160g/mol}$=0.1mol，m（Cu）=64g/mol×0.1mol=6.4g，A中n（I）=$\frac{19.1g-6.4g}{127g/mol}$=0.1mol，n（Cu）：n（I）=0.1mol：0.1mol=1：1，則A化學(xué)式為CuI；
碘酸根離子和亞硫酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子、碘、氫離子和水，離子方程式為2IO₃^-+5HSO₃^-=3H⁺+5SO₄^2-+I₂+H₂O，
故答案為：CuI；2IO₃^-+5HSO₃^-=3H⁺+5SO₄^2-+I₂+H₂O；
（2）根據(jù)水的電離方程式知，IF₅電離方程式為2IF₅?IF₄⁺+IF₆^-，所以生成的陽離子為IF₄⁺，陰離子為IF₆^-，
故答案為：IF₆^-；
（3））①用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，由圖知，此條件下粒子種類為 ClO₂，ClO₂將加入的碘化鉀氧化為I₂，自身被還原成ClO₂^-，離子方程式為：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂，
故答案為：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發(fā)生反應(yīng)為：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-，故藍(lán)色會(huì)消失，故答案為：藍(lán)色消失，半分鐘內(nèi)不變色；
③由圖示表明，pH至1～3時(shí)，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂，離子方程式為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
④S₂O₃^2-～～～～I(xiàn)^-～～～～ClO₂              
  1           1         1
1.0×10^-3 mol/L×0.01L   1.0×10^-5mol
m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=1.0×10^-5mol×67.5×10³mg•mol^-1=0.675mg
由于水樣為 1L，所以 ClO₂ 的濃度為$\frac{0.675mg}{1L}$=0.675 mg•L^-1，
故答案為：0.675．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)含量測(cè)定計(jì)算及氧化還原反應(yīng)，為高頻考點(diǎn)，注意把握題目所給信息判斷可能發(fā)生的反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)應(yīng)用以及關(guān)系式法計(jì)算為解答該題的關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，題目難度中等．