Question

14．已知在酸性條件下有以下反應關系：
（1）KBrO₃能將KI氧化成I₂或KIO₃，其本身被還原為Br₂．
（2）Br₂能將I^-氧化為I₂．
（3）KIO₃能將I^-氧化為I₂，也能將Br^-氧化為Br₂，其本身被還原為I₂．
①上述物質中氧化劑氧化能力由強到弱的順序是KBrO₃＞KIO₃＞Br₂．
②現(xiàn)向含有1molKI的硫酸溶液中加入含amolKBrO₃的溶液，a的取值范圍不同，所得產(chǎn)物也不同．試將討論的結果填入下表．

編號	a的取值范圍	產(chǎn)物的化學式或（離子符號）
A	a≤$\frac{1}{6}$	I2，Br-
B	$\frac{1}{6}$＜a＜$\frac{1}{5}$	I2、Br-、Br2
C	a=$\frac{1}{5}$	I2、Br2
D	$\frac{1}{5}$＜a＜$\frac{6}{5}$	I2，IO3-，Br2
E	a≥$\frac{6}{5}$	IO3-、Br2

③若產(chǎn)物中碘單質和碘酸鉀的物質的量相等，a的值為$\frac{8}{15}$．
④若a的值為1時，其產(chǎn)物及其物質的量分別為I₂：0.1mol、KIO₃：0.8mol、Br₂：0.5mol．

Answer 1

分析 ①根據(jù)化學反應中，氧化劑氧化性＞氧化產(chǎn)物的氧化性比較；
②先根據(jù)氧化性及可能的反應產(chǎn)物寫出反應方程式，從而確定a的范圍；
③碘單質和碘酸鉀的物質的量相等，碘單質和碘酸鉀的物質的量為：$\frac{1mol}{3}$=$\frac{1}{3}$mol，然后根據(jù)反應10KI+2KBrO₃+6H₂SO₄=5I₂+Br₂+6K₂SO₄+6H₂O和5KI+6KBrO₃+3H₂SO₄=5KIO₃+3Br₂+3K₂SO₄+3H₂O計算a值；
④當a=1時，$\frac{1}{5}$＜a＜$\frac{6}{5}$，反應產(chǎn)物為I₂、IO₃^-、Br₂，發(fā)生的反應有：10KI+2KBrO₃+6H₂SO₄=5I₂+Br₂+6K₂SO₄+6H₂O、5KI+6KBrO₃+3H₂SO₄=5KIO₃+3Br₂+3K₂SO₄+3H₂O，設反應生成碘單質為xmol、生成的KIO₃為ymol，分別根據(jù)碘原子守恒、消耗的KBrO₃的總物質的量為1mol列式計算．

解答 解：①由（1）在反應BrO₃^-+H⁺+I^-→I0₃^-+Br₂+H₂0中，氧化性：BrO₃^-＞I0₃^-，由（3）在反應I0₃^-+H⁺+I^-→Br₂+I₂+H₂0中，氧化性：I0₃^-＞Br₂，由（2）可知氧化性：Br₂＞I₂，則氧化性：KBrO₃＞KIO₃＞Br₂，
故答案為：KBrO₃＞KIO₃＞Br₂；
②A．當a≤$\frac{1}{6}$時，KBrO₃不足，反應生成I₂、Br^-，反應方程式為：6KI+KBrO₃+3H₂SO₄=3I₂+KBr+3K₂SO₄+3H₂O；
C．當a=$\frac{1}{5}$時，二者反應生成I₂、Br₂，反應方程式為：10KI+2KBrO₃+6H₂SO₄=5I₂+Br₂+6K₂SO₄+6H₂O；
B．當$\frac{1}{6}$＜a＜$\frac{1}{5}$時：反應產(chǎn)物為：I₂、Br^-、Br₂，發(fā)生的反應具有A又有B的反應；
E．當a≥$\frac{6}{5}$時，KBrO₃足量，發(fā)生反應為：5KI+6KBrO₃+3H₂SO₄=5KIO₃+3Br₂+3K₂SO₄+3H₂O，所以反應產(chǎn)物為：IO₃^-、Br₂；
D．當$\frac{1}{5}$＜a＜$\frac{6}{5}$時，反應按照C、E中的反應進行，反應產(chǎn)物為：I₂、IO₃^-、Br₂，
故答案為：

編號	a的取值范圍	產(chǎn)物的化學式或（離子符號）
A	a≤$\frac{1}{6}$
B		I2、Br-、Br2
C		I2、Br2
D	$\frac{1}{5}$＜a＜$\frac{6}{5}$
E		IO3-、Br2

③若產(chǎn)物中碘單質和碘酸鉀的物質的量相等，根據(jù)碘原子守恒可知，碘單質和碘酸鉀的物質的量為：$\frac{1mol}{3}$=$\frac{1}{3}$mol，
由反應10KI+2KBrO₃+6H₂SO₄=5I₂+Br₂+6K₂SO₄+6H₂O和5KI+6KBrO₃+3H₂SO₄=5KIO₃+3Br₂+3K₂SO₄+3H₂O可知，反應消耗KBrO₃的物質的量為：n（KBrO₃）=$\frac{1}{3}$mol×$\frac{2}{5}$+$\frac{1}{3}$mol×$\frac{6}{5}$=$\frac{8}{15}$mol，
故答案為：$\frac{8}{15}$；
④當a=1時，$\frac{1}{5}$＜a＜$\frac{6}{5}$，反應產(chǎn)物為I₂、IO₃^-、Br₂，發(fā)生的反應有：10KI+2KBrO₃+6H₂SO₄=5I₂+Br₂+6K₂SO₄+6H₂O、5KI+6KBrO₃+3H₂SO₄=5KIO₃+3Br₂+3K₂SO₄+3H₂O，設反應生成碘單質為xmol、生成的KIO₃為ymol，根據(jù)碘原子守恒可得：2x+y=1，
根據(jù)消耗的KBrO₃為1mol可得：0.2x+1.2y=1，聯(lián)立解得：x=0.1、y=0.8，
即：生成碘單質為0.1mol、生成的KIO₃為0.8mol，根據(jù)反應可知生成溴的物質的量為：0.1mol×$\frac{1}{5}$+0.8mol×$\frac{3}{5}$=0.5mol，
故答案為：I₂：0.1mol、KIO₃：0.8mol、Br₂：0.5mol．

點評 本題考查氧化還原反應及計算，為高頻考點，注意從化合價變化的角度、氧化還原反應得失電子相等的角度分析氧化還原反應，側重分析與計算能力的綜合考查，題目難度較大．