Question

加碘食鹽中加入的碘酸鉀是一種白色結(jié)晶粉末，常溫下很穩(wěn)定，加熱至560℃開始分解．在酸性條件下碘酸鉀是一種較強(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：
（1）已知步驟①反應(yīng)器發(fā)生的反應(yīng)中，單質(zhì)碘和氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為6：11，則反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）參照碘酸鉀的溶解度：

溫度/℃	20	40	60	80
KIO3g/100gH2O	8.08	12.6	18.3	24.8

操作③得到碘酸鉀晶體，方法是

 

．
已知：KIO₃+5KI+3H₂SO₄→3K₂SO₄+3I₂+3H₂O；
I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-．
（3）檢驗(yàn)加碘食鹽中的碘元素，學(xué)生甲利用碘酸鉀與碘化鉀在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)．用四氯化碳檢驗(yàn)碘單質(zhì)時，看到的明顯現(xiàn)象有

 

．
（4）測定加碘食鹽中碘的含量，學(xué)生乙設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①準(zhǔn)確稱取w g食鹽，加適量蒸餾水使其完全溶解；
②用稀硫酸酸化所得溶液，加入過量KI溶液，使KIO₃與KI反應(yīng)完全；
③以淀粉為指示劑，逐滴加入物質(zhì)的量濃度為2.0×10^-3mol/L的Na₂S₂O₃溶液10.0mL，恰好反應(yīng)完全．
則加碘食鹽樣品中的碘元素含量是

 

mg/kg（以含w的代數(shù)式表示）．
（5）學(xué)生丙又對純凈的NaCl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

請推測實(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

 

；
根據(jù)學(xué)生丙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請對學(xué)生乙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出簡要評價(jià)：

 

（填“偏高”、“偏低”或“準(zhǔn)確”）并說明原因

 

．

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)；單質(zhì)碘和氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為6：11，6mol碘單質(zhì)化合價(jià)升高了60價(jià)，則11mol氯酸鉀化合價(jià)降低了60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)，設(shè)生成的氯氣的物質(zhì)的量為x、氯化鉀的物質(zhì)的量為y，則23x+y=11，10x+6y=60，據(jù)此計(jì)算出氯氣、氯化鉀的物質(zhì)的量，配平反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知溫度越高，KIO₃溶解度越大，從溶液中獲得晶體需要蒸發(fā)結(jié)晶；
（3）根據(jù)KIO₃+5KI+3H₂SO₄→3K₂SO₄+3I₂+3H₂O可知，反應(yīng)生成了碘單質(zhì)，碘單質(zhì)易溶于有機(jī)溶劑，四氯化碳不溶于水且密度大于水，據(jù)此分析用四氯化碳檢驗(yàn)碘單質(zhì)時觀察到的現(xiàn)象；
（4）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)算碘的含量；
（5）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)；單質(zhì)碘和氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為6：11，6mol碘單質(zhì)化合價(jià)升高了60價(jià)，則11mol氯酸鉀化合價(jià)降低了60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)，設(shè)生成的氯氣的物質(zhì)的量為x、氯化鉀的物質(zhì)的量為y，則2x+y=11，10x+6y=60解得x=3、y=5，即反應(yīng)產(chǎn)物氯氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3、氯化鉀的計(jì)量數(shù)為5，所以反應(yīng)的化學(xué) 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）由表中數(shù)據(jù)可知溫度越高，KIO₃溶解度越大，從溶液中獲得KIO₃晶體需要蒸發(fā)結(jié)晶，
故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；
（3）由于碘單質(zhì)易溶于四氯化碳，所以用四氯化碳檢驗(yàn)碘單質(zhì)時，混合液分層，下層為四氯化碳層，由于萃取了碘單質(zhì)，下層液體的顏色為紫紅色，
故答案為：液體分層，下層液體呈現(xiàn)紫紅色；
（4）設(shè)碘酸鉀的物質(zhì)的量為x，根據(jù)反應(yīng)KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O、I₂+2S₂O₃ ^2-=2I^-+S₄ O₆^2-可得關(guān)系式：KIO₃～3I₂～6S₂O₃ ^2-，
則 KIO₃～3I₂～6S₂O₃ ^2-，
   1           6
   x       2.0×10^-3mol/L×0.01L
x=

2.0×10-3mol/L×0.01L×1

6

=

1

3

×10^-5mol，根據(jù)碘原子守恒知，碘元素的質(zhì)量=

1

3

×10^-5mol×127g/mol=

127

3

×10^-5molg，
所以碘元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

127 3 ×10-5×103mg

w×10-3kg

×100%=

1270

3w

mg/kg，
故答案為：

1270

3w

；
（5）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)致測定結(jié)果偏大，
故答案為：4I^-+4H⁺+O₂→2I₂+2H₂O；學(xué)生乙實(shí)驗(yàn)結(jié)果會偏大；過量的I^-會被空氣中的氧氣氧化為I₂．

點(diǎn)評：本題考查了碘酸鉀的制備、實(shí)驗(yàn)操作評價(jià)以及有關(guān)計(jì)算，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作能力； 該類試題綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論．