Question

12．碘酸鈣[Ca（IO₃）₂]既能補(bǔ)碘又能補(bǔ)鈣的新型食品和飼料添加劑．碘酸鈣可通過下列途徑合成．

（1）若稱取的I₂質(zhì)量為3.810g，為使I₂充分氧化，則投料時KClO₃的質(zhì)量至少為3.675；同時生成的氯氣體積為336mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
（2）用KOH溶液調(diào)節(jié)pH的目的是將KIO₃•HIO₃轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO₃．
（3）已知幾種鹽的溶解度（g/100g水）如下：

溫度/℃	0	10	20	40	60	80
KIO3	4.60	6.27	8.08	12.6	18.3	24.8
KCl	28.1	31.2	34.2	40.1	45.8	51.3
Ca（IO3）2	0.119	0.195	0.3071	0.520	0.621	0.669

碘酸鈣的物理性質(zhì)

碘酸鈣存在形態(tài)	無水鹽	一水合物	六水合物
穩(wěn)定時的溫度區(qū)域	＞57.5℃	32-57.5℃	＜32℃

復(fù)分解時，采用冰水浴的目的是減小Ca（IO₃）₂在水中的溶解度，使其充分析出；此時所得產(chǎn)品的化學(xué)式為Ca（IO₃）₂•6H₂O．
（4）準(zhǔn)確稱取產(chǎn)品0.6000g于燒標(biāo)中，加1：1高氯酸20mL，微熱溶解后，冷卻，配成250.00mL溶液．移取上述溶液50.00mL置于250mL碘量瓶中，加入1：1高氯酸2mL、3gKI（足量）（發(fā)生：IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O），蓋上瓶蓋，暗處放置3min，加50mL水，加入0.3%淀粉溶液2mL，用0.1000mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定（發(fā)生：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）到終點(diǎn)時消耗12.00mL，試計(jì)算產(chǎn)品中Ca（IO₃）₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（給出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖知，碘、氯酸鉀、鹽酸在85℃條件下反應(yīng)生成KClO₃．HClO₃、KCl和氯氣，I₂+2KClO₃+HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KIO₃．HIO₃+KCl+Cl₂↑，向溶液中KOH溶液并調(diào)節(jié)溶液的pH=10，溶液中發(fā)生的反應(yīng)為KOH+HIO₃=KIO₃+H₂O，向溶液中加入氯化鈣溶液，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成[Ca（IO₃）₂]沉淀，然后過濾、洗滌、干燥得到[Ca（IO₃）₂]固體；
（1）根據(jù)方程式中碘與氯酸鉀、氯氣的關(guān)系式計(jì)算消耗的氯酸鉀質(zhì)量及生成氯氣體積；
（2）溶液中含有碘酸，碘酸能和KOH溶液反應(yīng)生成碘酸鉀；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，溫度越低，碘酸鈣的溶解度越��；在＜32℃得到碘酸鈣的六水合物；
（4）根據(jù)Ca（IO₃）₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得關(guān)系式
IO₃^-----6S₂O₃^2-，
n（Na₂S₂O₃）=0.1000 mol•L^-1×12.00mL×10^-3L•mL^-1=1.200×10^-3mol
n（IO₃^-）=$\frac{1}{3}$n（I₂）=$\frac{1}{6}$ n（Na₂S₂O₃）=2.000×10^-4mol
m[Ca（IO₃）₂]=1.000×10^-4mol×390g•mol^-1=0.039g
樣品中m[Ca（IO₃）₂]=$\frac{250mL}{50mL}$×0.039g=0.195g，
其質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{碘酸鈣質(zhì)量}{樣品質(zhì)量}×100%$．

解答 解：根據(jù)流程圖知，碘、氯酸鉀、鹽酸在85℃條件下反應(yīng)生成KClO₃．HClO₃、KCl和氯氣，I₂+2KClO₃+HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KIO₃．HIO₃+KCl+Cl₂↑，向溶液中KOH溶液并調(diào)節(jié)溶液的pH=10，溶液中發(fā)生的反應(yīng)為KOH+HIO₃=KIO₃+H₂O，向溶液中加入氯化鈣溶液，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成[Ca（IO₃）₂]沉淀，然后過濾、洗滌、干燥得到[Ca（IO₃）₂]固體；
（1）n（I₂）=$\frac{3.810g}{254g/mol}$=0.015mol，根據(jù)I₂+2KClO₃+HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KIO₃．HIO₃+KCl+Cl₂↑知，n（KClO₃）=2n（I₂）=2×0.015mol=0.03mol，m（KClO₃）=0.03mol×122.5g/mol=3.675g；
n（Cl₂）=n（I₂）=0.015mol，氯氣體積=0.015mol×22.4L/mol=336mL，
故答案為：3.675；336；
（2）溶液中含有碘酸，碘酸能和KOH溶液反應(yīng)生成碘酸鉀，提高碘酸鉀的產(chǎn)率，
故答案為：將KIO₃•HIO₃轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO₃；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，溫度越低，碘酸鈣的溶解度越小，則得到的碘酸鈣固體越多，所以采用冷水��；
在＜32℃得到碘酸鈣的六水合物，其化學(xué)式為Ca（IO₃）₂•6H₂O，
故答案為：減小Ca（IO₃）₂在水中的溶解度，使其充分析出；Ca（IO₃）₂•6H₂O；
（4）根據(jù)Ca（IO₃）₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得關(guān)系式
IO₃^-----6S₂O₃^2-，
n（Na₂S₂O₃）=0.1000 mol•L^-1×12.00mL×10^-3L•mL^-1=1.200×10^-3mol
n（IO₃^-）=$\frac{1}{3}$n（I₂）=$\frac{1}{6}$ n（Na₂S₂O₃）=2.000×10^-4mol
m[Ca（IO₃）₂]=1.000×10^-4mol×390g•mol^-1=0.039g
樣品中m[Ca（IO₃）₂]=$\frac{250mL}{50mL}$×0.039g=0.195g，
碘酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.195g}{0.6000g}$×100%=32.5%，
答：碘酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.5%．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)制備、方程式的計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算及信息獲取融合能力，明確各個物理量之間的關(guān)系式及物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，題干中信息量大是導(dǎo)致此類試題得分低的重要原因，注意（4）題根據(jù)IO₃^-----6S₂O₃^2-計(jì)算的碘酸鈣并不是樣品中所有的碘酸鈣，為易錯點(diǎn)．