Question

為了預防碘缺乏癥，國家規定每千克食鹽中應含40～50mg碘酸鉀。碘酸鉀晶體有較高的穩定性，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，系數有多組，原因是                     。

（2）X的化學式為           ；寫出用試劑X調節pH的化學方程式：              。

（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？               。

【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生反應。用四氯化碳檢驗碘單質時，看到的明顯現象有                          。

（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              mg/kg（以含w的代數式表示）。

（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 0.1 mol·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象的可能原因，用離子方程式表示          。

②根據學生丙的實驗結果，請對學生乙的實驗結果作出簡要評價：              。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）有兩種還原產物生成。

（2）KOH；  KH(IO₃)₂＋KOH=2KIO₃＋H₂O 

（3）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）液體分層，下層液體呈現紫紅色。

（5）1270/3W或 (423.33/W)。

（6）①4I^－+4H⁺+O₂→2I₂+2H₂O；② 因加入了過量KI溶液，乙實驗結果會偏大。

【解析】

試題分析：

（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↑。該反應是氧化還原反應，由于在氧化還原反應中電子轉移數目相等，而有兩種還原產物生成。它們相對量的多少不同，配平時的系數就不同。因此在該方程式配平時，系數有多組。

（2）晶體①為KH(IO₃)₂,把晶體從溶液中過濾出來，洗滌干凈，然后用水溶解得到KH(IO₃)₂的溶液，要把酸式鹽變為正鹽KIO₃，就要加堿來調節溶液的pH值。為了不引入新的雜質，所以要用KOH。該反應的方程式為KH(IO₃)₂＋KOH=2KIO₃＋H₂O

（3）反應I₂＋KClO₃＋H₂O→KH(IO₃)₂＋KCl＋Cl₂↑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。導致操作失敗，前功盡棄。

（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生反應KIO₃＋5KI＋3H₂SO₄→3K₂SO₄＋3I₂＋3H₂O。由于I2容易溶解在四氯化碳而不容易溶解在水中，水與四氯化碳互不相溶，CCl₄的密度比水大，I₂溶解在CCl₄中而使溶液呈紫色.所以用四氯化碳檢驗碘單質時，看到的明顯現象有液體分層，下層液體呈現紫紅色。

（5）由方程式得關系式：KIO₃～3I₂～6S₂O₃^2－.n(S₂O₃^2－)=2.0×10^－3mol/L×0.010L=2.0×10^－5mol.所以n(KIO₃)= 2.0×10^－5mol÷6=1/3×10^－5mol.m(I)= (1/3×10^－5mol)×127g/mol=127/3×10^－5g=127/3×10^－2mg.所以在該加碘食鹽中碘的含量為m(I)÷m(總)= 127/3×10^－2mg÷W×10^-3kg=1270/3W mg/kg。

（6）① 該食鹽中無KIO₃，而實驗中產生藍色現象的可能是空氣中的氧氣在酸性條件下把I-氧化為I2單質。4KI+2H₂SO₄＋O₂=2K₂SO₄＋3I₂＋3H₂O。碘單質遇淀粉變藍色。該反應的離子方程式為4I^－+4H⁺ +O₂=2I₂+2H₂O。②乙的實驗中加入過量KI溶液，根據學生丙的實驗結果，可知空氣中的氧氣也會導致產生一部分的碘單質。所以學生乙的實驗結果比真實值會偏大。

考點：考查氧化還原反應方程式的配平、離子方程式的書寫、實驗操作、實驗現象、誤差分析、物質含量的計算、實驗方案的設計與評價。