Question

10．我國(guó)市售加碘食鹽中含有碘酸鉀．已知碘酸鉀在酸性條件下是一種較強(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：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）已知反應(yīng)室Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)中，兩種還原產(chǎn)物所得電子數(shù)相同，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑．
（2）反應(yīng)室Ⅰ需加熱煮沸，其目的是：①加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)物充分反應(yīng)：②除去反應(yīng)生成的氯氣，有利于反應(yīng)正反應(yīng)方向進(jìn)行
（請(qǐng)從化學(xué)平衡角度解釋）．
（3）已知幾種物質(zhì)的溶解度見下表：

	KCl	KH（IO3）2	KClO3
溶解度g/100g水（25℃）	20.8	0.8	7.5
溶解度g/100g水（80℃）	37.1	12.4	16.2

由上表數(shù)據(jù)分析可知，操作Ⅰ的名稱為冷卻結(jié)晶、過濾．
（4）在反應(yīng)室Ⅱ中加入KOH調(diào)節(jié)溶液的pH=10，其目的是使KH（IO₃）₂轉(zhuǎn)化為KIO₃．
（5）甲同學(xué)欲測(cè)定成品中碘酸鉀的含量，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
①準(zhǔn)確稱取1g樣品，加適量蒸餾水使其完全溶解；
②用稀硫酸酸化上述所得溶液，加入過量KI溶液，充分?jǐn)嚢瑁?br />③以淀粉為指示劑，逐滴加入2.0mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液，當(dāng)藍(lán)色剛好褪去時(shí)，消耗Na₂S₂O₃溶液12.00mL，則成品中KIO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.6%（列式計(jì)算，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（已知：KIO₃+5KI+3H₂SO₄═3K₂SO₄+3I₂+3H₂O，I₂+2Na₂S₂O₃═2NaI+Na₂S₄O₆）．
（6）乙同學(xué)又對(duì)純凈的NaCl（不含KIO₃）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1mL 0.1mol/L KI溶液，振蕩．	溶液無變化
然后再滴入1滴1mol/L的H2SO4，振蕩．	溶液變藍(lán)色

①請(qǐng)推測(cè)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．
②根據(jù)乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)偏大（填“偏大”，“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 （1）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)；
（2）加熱煮沸加快反應(yīng)速率，除去生成的氯氣，平衡正向進(jìn)行；
（3）表數(shù)據(jù)分析可知KH（IO₃）₂在常溫下溶解度小；
（4）KH（IO₃）₂在堿性條件下可以轉(zhuǎn)化成KHIO₃，根據(jù)物質(zhì)的溶解度可以確定溶液獲得晶體的方法；
（5）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)算碘酸鉀的含量；
（6）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)．

解答 解：（1）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)降低共60價(jià)，故I₂系數(shù)為6，根據(jù)氯元素守恒可知KClO₃系數(shù)為11，根據(jù)碘元素守恒可知KH（IO₃）₂的系數(shù)為6，根據(jù)氫元素守恒可知H₂O、系數(shù)為3，檢查氧元素守恒，故方程式為：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，
故答案為：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
（2）反應(yīng)室Ⅰ需加熱煮沸，其目的是：①加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)物充分反應(yīng)除去反應(yīng)生成的氯氣，有利于反應(yīng)正反應(yīng)方向進(jìn)行，
故答案為：除去反應(yīng)生成的氯氣，有利于反應(yīng)正反應(yīng)方向進(jìn)行；
（3）表數(shù)據(jù)分析可知KH（IO₃）₂在常溫下溶解度小，操作Ⅰ是得到KH（IO₃）₂晶體，操作的名稱為：冷卻結(jié)晶，過濾得到晶體，
故答案為：冷卻結(jié)晶，過濾；
（4）KH（IO₃）₂在堿性條件下可以轉(zhuǎn)化成KHIO₃，所以步驟②中調(diào)節(jié)pH=10的目的是使KH（IO₃）₂轉(zhuǎn)化為KIO₃，由于KIO₃的溶解度受溫度的影響較大且分解溫度較高，所以采取蒸發(fā)結(jié)晶的方法，
故答案為：使KH（IO₃）₂轉(zhuǎn)化為KIO₃；
（5）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              2.0mol/L×0.012L
x=0.004mol，碘酸鉀的質(zhì)量=0.004mol×214g/mol=0.856g，所以碘酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.856g}{1g}$×100%=85.6%，
故答案為：85.6%；
（6）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；
且酸性條件下，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(cè)定結(jié)果偏大，
故答案為：4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O；偏大；

點(diǎn)評(píng) 本題是一道物質(zhì)分離和提純以及中和滴定知識(shí)的綜合實(shí)驗(yàn)題，要求學(xué)生具有知識(shí)遷移和應(yīng)用的能力，題目難度中等．