Question

碘酸鉀（KIO₃）晶體是我國規(guī)定的食鹽加碘劑。它通常是以碘為原料與過量KOH溶液通過下列反應(yīng)制得：3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，再將KI和KIO₃的混合溶液電解，將其中的I^―轉(zhuǎn)化為IO₃^―，裝置如圖。

（1）在反應(yīng)3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為        。
（2）電解前，將KI和KIO₃混合溶液加入陽極區(qū)；將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)。電解槽用水冷卻。電解時，陽極上的電極反應(yīng)                      ；陰極上得到的氣體產(chǎn)物為                 ；
（3）某同學(xué)查資料獲知：KIO₃在酸性介質(zhì)中與碘化物作用生成單質(zhì)碘，該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為                 ，為確定電解是否完成，需檢驗陽極區(qū)電解液中是否含有I^―，該同學(xué)選用淀粉溶液和稀硫酸進(jìn)行實驗，其它儀器及用品自選，請完成其方案：

實驗操作	現(xiàn)象及結(jié)論

 
（4）電解完畢，從電解液中得到KIO₃晶體的過程為：

步驟①的操作名稱        ，步驟④中洗滌晶體的目的                         。

Answer 1

（1）5:1
（2）I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O       氫氣
（3）IO₃^-+ 5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O
【實驗操作】取少量陽極區(qū)電解液于試管中，加稀硫酸酸化后，加入幾滴淀粉 溶液，觀察是否變藍(lán)
【現(xiàn)象及結(jié)論】如果不變藍(lán)，說明沒有I^-（如果變藍(lán)，說明有I^-）
（4）蒸發(fā)濃縮，洗去吸附在碘酸鉀晶體表面的氫氧化鉀等雜質(zhì)

試題分析：（1）碘元素由0價升為+5價，則I₂是還原劑，KIO₃是氧化產(chǎn)物，碘元素還由0價降為—1價，則I₂還是氧化劑，KI是還原產(chǎn)物；根據(jù)系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，由于氧化產(chǎn)物KIO₃為1mol，則還原劑I₂為1/2mol，還原產(chǎn)物KI為5mol，則氧化劑I₂為5/2mol，所以該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為5/2∶1/2=5∶1；（2）陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)題意可知其主要反應(yīng)物和產(chǎn)物是I^―→IO₃^―；碘元素由—1價升為+5價，根據(jù)化合價升高總數(shù)等于失去電子數(shù)可知，I^―—6e^―→IO₃^―；根據(jù)KOH溶液顯堿性可知，應(yīng)用OH^―使左右電荷守恒，則I^―—6e^―+6OH^―→IO₃^―；根據(jù)氫或氧原子個數(shù)守恒可知，I^―—6e^―+6OH^―=IO₃^―+3H₂O；溶液中的陽離子移向陰極，H⁺優(yōu)先得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，則陰極得到的氣體產(chǎn)物是H₂；（3）碘元素由+5價降為0價，說明KIO₃是氧化劑，I₂是還原產(chǎn)物，碘元素由—1價升為0價，說明I^―是還原劑，I₂還是氧化產(chǎn)物；根據(jù)化合價升降總數(shù)相等，則IO₃^―+5I^―→3I₂；酸性介質(zhì)中可用H⁺使左右電荷守恒，則IO₃^―+5I^―+6H⁺→3I₂；根據(jù)氫或氧原子守恒可知，該反應(yīng)為IO₃^―+5I^―+6H⁺=3I₂+3H₂O；檢驗陽極區(qū)電解液中I^―時，需要借助上述反應(yīng)中碘離子的氧化產(chǎn)物（碘單質(zhì)）遇淀粉變藍(lán)的特性，就是要設(shè)法使碘離子轉(zhuǎn)化為碘單質(zhì)；因此實驗時先取少量陽極區(qū)電解液于試管中，加稀硫酸酸化后，再加入幾滴淀粉溶液，觀察是否變藍(lán)，若不變藍(lán)，說明無碘離子；若變藍(lán)，說明有碘離子；（4）根據(jù)混合物分離提純的方法可知，從KIO₃溶液中制KIO₃晶體的過程分別為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，則步驟①為蒸發(fā)濃縮；KIO₃晶體上吸附著KOH等易溶性雜質(zhì)，洗滌的目的是除去晶體表面吸附的易溶性雜質(zhì)。