Question

【題目】碘酸鉀（KIO3）是重要的食品添加劑。某化學興趣小組設計下列步驟制取KIO3，并進行產品的純度測定。

制取碘酸（HIO3）的實驗裝置示意圖和有關資料如下：

HIO3	①白色固體，能溶于水，難溶于四氯化碳 ②Ka＝0.169mol·L－1
KIO3	①白色固體，能溶于水，難溶于乙醇 ②堿性條件下易發生反應： ClO－+ IO3- ＝IO4 -+ Cl-

回答下列問題：

步驟Ⅰ用 Cl2 氧化 I2 制取 HIO3

（1）裝置 A 中發生反應的化學方程式_______。

（2）裝置 B 中的 CCl4 可以加快反應速率，原因_______。

（3）反應結束后，獲取 HIO3 溶液的操作中，所需玻璃儀器有燒杯、________和_______。

步驟Ⅱ用 KOH 中和 HIO3 制取 KIO3

（4）該中和反應的離子方程式為_______。中和之前，應將上述 HIO3溶液煮沸至接近無色，否則中和時易生成_______（填化學式）而降低 KIO3 的產量。

（5）往中和后的溶液中加入適量_______，經攪拌、靜置、過濾等操作，得到白色固體。

（6）為驗證產物，取少量上述固體溶于水，滴加適量 SO2 飽和溶液，搖勻，再加入幾滴淀粉溶液，溶液變藍。若實驗時，所加的 SO2 飽和溶液過量，則無藍色出現，原因是_______。

步驟Ⅲ純度測定

（7）取 0.1000 g 產品于碘量瓶中，加入稀鹽酸和足量 KI 溶液，用 0.1000 mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，接近終點時，加入淀粉指示劑，繼續滴定至終點，藍色消失（I2+2S2O32-＝2I-+S4O62-）。進行平行實驗后，平均消耗 Na2S2O3 溶液的體積為 24.00 mL。則產品中 KIO3 的質量分數為_______。[M（KIO3）＝214.0 g·mol-1]

Answer 1

【答案】KClO3+6HCl(濃)=KCl+3Cl2↑+3H2O I2和Cl2易溶于CCl4，增大了反應物濃度 分液漏斗 玻璃棒 HIO3+OH=IO3+H2O ClO 乙醇(或“酒精”“C2H5OH”) 過量的SO2能將IO3-、I2等還原為I 85.60%

【解析】

步驟Ⅰ用Cl2氧化I2制取HIO3：A裝置制備氯氣，B裝置Cl2氧化I2制取HIO3，C裝置吸收尾氣；步驟Ⅱ用KOH中和HIO3制取KIO3（1）從實驗原理和裝置圖可知，裝置A由氯酸鉀和濃鹽酸制取氯氣，同時生成KCl和水，據此書寫；（2）由于Cl2、I2在水中溶解度小，在CCl4中溶解度卻很大，能增大反應物濃度，據此可得；（3）依據物質信息可知，B中反應后產生的碘酸主要在水溶液中且與CCl4互不相溶，所以必須采用分液法以獲取碘酸溶液；

（4）KOH和HIO3發生中和反應生成KIO3和水，據此書寫；中和之前溶液中存在較多Cl2，中和時Cl2轉化為ClO-，根據已知“堿性條件下易發生反應：ClO-+IO3-=IO4-+Cl-”分析；（5）根據KIO3難溶于乙醇分析；（6）SO2具有還原性，過量的SO2將IO3-、I2等還原為I-；（7）取0.1000 g產品于碘量瓶中，加入稀鹽酸和足量KI溶液，發生反應：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O，用0.1000 molL-1Na2S2O3溶液滴定生成的I2，依據KIO3～3I2～6S2O32-關系式即可計算結果。

（1）裝置A用于制取氯氣，反應為：KClO3+6HCl(濃)=KCl+3Cl2↑+3H2O，故答案為：KClO3+6HCl(濃)=KCl+3Cl2↑+3H2O；

（2）由于Cl2、I2在水中溶解度小，在CCl4中溶解度卻很大，裝置B中的CCl4能增大反應物濃度，使反應速率加快，故答案為：I2和Cl2易溶于CCl4，增大了反應物濃度；

（3）依據物質信息可知，B中反應后產生的碘酸主要在水溶液中且與CCl4互不相溶，所以必須采用分液法以獲取碘酸溶液，分液需要的玻璃儀器有燒杯、分液漏斗、玻璃棒，故答案為：分液漏斗；玻璃棒；

（4）KOH和HIO3發生中和反應生成KIO3和水，HIO3屬于弱電解質，在離子方程式中保留化學式，故離子方程式為：HIO3+OH=IO3+H2O；中和之前溶液中存在較多Cl2，通過加熱煮沸可以除去Cl2，避免中和時Cl2轉化為ClO，ClO-進一步將IO3氧化為IO4，從而導致KIO3產量下降；故答案為：HIO3+OH=IO3+H2O；ClO；

（5）KIO3難溶于乙醇，加入適量乙醇可以使KIO3從溶液中析出，故往中和后的溶液中加入適量乙醇，經攪拌、靜置、過濾等操作，得到白色固體；故答案為：乙醇(或“酒精”“C2H5OH”)；

（6）依題意可知，少量飽和SO2水溶液能將KIO3還原為I2，但加入過量飽和SO2水溶液卻無藍色出現，說明過量的SO2能將IO3-、I2等還原為I，故答案為：過量的SO2能將IO3-、I2等還原為I；

（7）取0.1000g產品于碘量瓶中，加入稀鹽酸和足量KI溶液，發生反應：IO3+5I+6H+=3I2+3H2O，用0.1000 mol/LNa2S2O3溶液滴定生成的I2，有關系式：KIO33I26S2O32，則n(KIO3)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol/L×0.024L=0.0004mol， 故產品中KIO3的質量分數為×100%=85.60%，故答案為：85.60%。