Question

3．為了預防碘缺乏癥，國家規(guī)定每千克食鹽中應含40～50mg碘酸鉀．碘酸鉀晶體有較高的穩(wěn)定性，但在酸性溶液中，碘酸鉀是一種較強的氧化劑，能跟某些還原劑作用生成碘；在堿性溶液中，碘酸鉀能被氯氣、次氯酸等強氧化劑氧化為更高價的碘的含氧酸鹽．
問題1 工業(yè)生產碘酸鉀的流程如下：

（1）碘、氯酸鉀和水混合后的反應為（未配平）：I₂+KClO₃+H₂O→KH（IO₃）₂+KCl+Cl₂↑．該方程式配平時，系數(shù)有多組，原因是有兩種還原產物生成．
（2）X的化學式為KOH；寫出用試劑X調節(jié)pH的化學方程式：KH（IO₃）₂+KOH→2KIO₃+H₂O．
（3）生產中，如果省去“酸化”、“逐氯”、“結晶①、過濾”這三步操作，直接用試劑X調整反應后溶液的pH，對生產碘酸鉀有什么具體影響？反應產生的氯氣跟KOH反應生成KClO，KClO能將KIO₃氧化成KIO₄從而不能得到碘酸鉀．
問題2 已知：KIO₃+5KI+3H₂SO₄→3K₂SO₄+3I₂+3H₂O；  I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-．
（4）檢驗加碘食鹽中的碘元素，學生甲利用碘酸鉀與碘化鉀在酸性條件下發(fā)生反應．用四氯化碳檢驗碘單質時，看到的明顯現(xiàn)象有液體分層，下層液體呈現(xiàn)紫紅色．
（5）測定加碘食鹽中碘的含量，學生乙設計的實驗步驟如下：
a．準確稱取w g食鹽，加適量蒸餾水使其完全溶解；
b．用稀硫酸酸化所得溶液，加入過量KI溶液，使KIO₃與KI反應完全；
c．以淀粉為指示劑，加入物質的量濃度為2.0×10^-3mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10.0mL恰好反應．則加碘食鹽樣品中的碘元素含量是$\frac{1270}{3w}$mg/kg（以含w的代數(shù)式表示）．
（6）學生丙又對純凈的NaCl（不含KIO₃）進行了下列實驗：

操作步驟	實驗現(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-1 KI溶液，振蕩．	溶液無變化
然后再滴入1滴1mol•L-1的H2SO4，振蕩．	溶液變藍色

①推測實驗中產生藍色現(xiàn)象的可能原因，用離子方程式表示4I^-+4H⁺+O₂→2I₂+2H₂O．
②根據(jù)學生丙的實驗結果，請對學生乙的實驗結果作出簡要評價：因加入了過量KI溶液，乙實驗結果會偏大．

Answer 1

分析 （1）反應中有兩種還原產物，其計量數(shù)不確定；
（2）加X調節(jié)pH時，不能引入雜質，KH（IO₃）₂與堿反應生成KIO₃；
（3）溶液中的氯氣與KOH反應生成次氯酸鉀，次氯酸鉀具有強氧化性；
（4）碘酸鉀與碘化鉀在酸性條件下單質碘，加四氯化碳，會分層；
（5）根據(jù)硫代硫酸鈉與碘酸鉀的關系式計算碘酸鉀的物質的量，再根據(jù)質量分數(shù)公式計算碘的含量；
（6）酸性條件下，碘離子被氧氣氧化生成碘單質；過量的碘離子易被空氣氧化生成碘單質．

解答 解：（1）I₂+KClO₃+H₂O→KH（IO₃）₂+KCl+Cl₂↑反應中有兩種還原產物KCl和Cl₂，其計量數(shù)不確定，所以方程式配平時，系數(shù)有多組；
故答案為：有兩種還原產物生成；
（2）加X調節(jié)pH時，不能引入雜質，KH（IO₃）₂與堿反應生成KIO₃，所以要加入KOH，其反應的方程式為：KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O；
故答案為：KOH；KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O；
（3）溶液中的氯氣與KOH反應生成次氯酸鉀，次氯酸鉀具有強氧化性，KClO能將KIO₃氧化成KIO₄從而不能得到碘酸鉀；
故答案為：反應產生的氯氣跟KOH反應生成KClO，KClO能將KIO₃氧化成KIO₄從而不能得到碘酸鉀；
（4）碘酸鉀與碘化鉀在酸性條件下單質碘，碘單質易溶于四氯化碳，所以用四氯化碳檢驗碘單質時，混合液分層，下層為四氯化碳層，由于萃取了碘單質，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；
（5）設碘酸鉀的物質的量為x，根據(jù)反應KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O、I₂+2S₂O₃ ^2-=2I^-+S₄ O₆^2-可得關系式：KIO₃～3I₂～6S₂O₃ ^2-，
則 KIO₃～3I₂～6S₂O₃ ^2-，
    1          6
    x     2.0×10^-3mol/L×0.01L
x=$\frac{2.0×1{0}^{-3}mol/L×0.01L×1}{6}$=$\frac{1}{3}$×10^-5mol，
根據(jù)碘原子守恒知，碘元素的質量=$\frac{1}{3}$×10^-5mol×127g/mol=$\frac{127}{3}$×10^-5mg，
所以碘元素的質量分數(shù)為：$\frac{\frac{127}{3}×1{0}^{-5}×1{0}^{3}mg}{w×1{0}^{-3}kg}$×100%=$\frac{1270}{3w}$mg/kg，
故答案為：$\frac{1270}{3w}$；
（6）①酸性條件下，碘離子被氧氣氧化生成碘單質，離子反應方程式為：4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O；
故答案為：4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O；
②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，導致測定結果偏大，
故答案為：因加入了過量KI溶液，乙實驗結果會偏大．

點評 本題考查了碘酸鉀的制備、實驗操作評價以及有關計算，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，側重對學生能力的培養(yǎng)和訓練，有利于培養(yǎng)學生規(guī)范嚴謹?shù)膶嶒炘O計、操作能力．