Question

为了预防碘缺乏症，国家规定每千克食盐中应含40～50mg碘酸钾。碘酸钾晶体有较高的稳定性，但在酸性溶液中，碘酸钾是一种较强的氧化剂，能跟某些还原剂作用生成碘；在碱性溶液中，碘酸钾能被氯气、次氯酸等强氧化剂氧化为更高价的碘的含氧酸盐。

【问题1】工业生产碘酸钾的流程如下： 

（1）碘、氯酸钾和水混合后的反应为（未配平）：I₂＋KClO₃＋H₂O→KH(IO₃)₂＋KCl＋Cl₂↑。该方程式配平时，系数有多组，原因是                     。

（2）X的化学式为           ；写出用试剂X调节pH的化学方程式：              。

（3）生产中，如果省去“酸化”、“逐氯”、“结晶①、过滤”这三步操作，直接用试剂X调整反应后溶液的pH，对生产碘酸钾有什么具体影响？               。

【问题2】已知：KIO₃＋5KI＋3H₂SO₄→3K₂SO₄＋3I₂＋3H₂O；  I₂＋2S₂O₃^2－→2I^－＋S₄O₆^2－。

（4）检验加碘食盐中的碘元素，学生甲利用碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生反应。用四氯化碳检验碘单质时，看到的明显现象有                          。

（5）测定加碘食盐中碘的含量，学生乙设计的实验步骤如下：

a．准确称取w g食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解；

b．用稀硫酸酸化所得溶液，加入过量KI溶液，使KIO₃与KI反应完全；

c．以淀粉为指示剂，加入物质的量浓度为2.0×10^－3mol·L^－1的Na₂S₂O₃溶液10.0mL恰好反应。

则加碘食盐样品中的碘元素含量是              mg/kg（以含w的代数式表示）。

（6）学生丙又对纯净的NaCl（不含KIO₃）进行了下列实验：

操作步骤	实验现象
取1g纯净的NaCl，加3mL水配成溶液。	溶液无变化
滴入5滴淀粉溶液和1mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，振荡。	溶液无变化
然后再滴入1滴1mol·L－1的H2SO4，振荡。	溶液变蓝色

 

①推测实验中产生蓝色现象的可能原因，用离子方程式表示          。

②根据学生丙的实验结果，请对学生乙的实验结果作出简要评价：              。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）有两种还原产物生成。

（2）KOH；  KH(IO₃)₂＋KOH=2KIO₃＋H₂O 

（3）反应产生的氯气跟KOH反应生成KClO， KClO能将KIO₃氧化成KIO₄从而不能得到碘酸钾。

（4）液体分层，下层液体呈现紫红色。

（5）1270/3W或 (423.33/W)。

（6）①4I^－+4H⁺+O₂→2I₂+2H₂O；② 因加入了过量KI溶液，乙实验结果会偏大。

【解析】

试题分析：

（1）碘、氯酸钾和水混合后的反应为（未配平）：I₂＋KClO₃＋H₂O→KH(IO₃)₂＋KCl＋Cl₂↑。该反应是氧化还原反应，由于在氧化还原反应中电子转移数目相等，而有两种还原产物生成。它们相对量的多少不同，配平时的系数就不同。因此在该方程式配平时，系数有多组。

（2）晶体①为KH(IO₃)₂,把晶体从溶液中过滤出来，洗涤干净，然后用水溶解得到KH(IO₃)₂的溶液，要把酸式盐变为正盐KIO₃，就要加碱来调节溶液的pH值。为了不引入新的杂质，所以要用KOH。该反应的方程式为KH(IO₃)₂＋KOH=2KIO₃＋H₂O

（3）反应I₂＋KClO₃＋H₂O→KH(IO₃)₂＋KCl＋Cl₂↑产生的氯气跟KOH反应生成KClO， KClO能将KIO₃氧化成KIO₄从而不能得到碘酸钾。导致操作失败，前功尽弃。

（4）检验加碘食盐中的碘元素，学生甲利用碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生反应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，水与四氯化碳互不相溶，CCl₄的密度比水大，I₂溶解在CCl₄中而使溶液呈紫色.所以用四氯化碳检验碘单质时，看到的明显现象有液体分层，下层液体呈现紫红色。

（5）由方程式得关系式：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.所以在该加碘食盐中碘的含量为m(I)÷m(总)= 127/3×10^－2mg÷W×10^-3kg=1270/3W mg/kg。

（6）① 该食盐中无KIO₃，而实验中产生蓝色现象的可能是空气中的氧气在酸性条件下把I-氧化为I2单质。4KI+2H₂SO₄＋O₂=2K₂SO₄＋3I₂＋3H₂O。碘单质遇淀粉变蓝色。该反应的离子方程式为4I^－+4H⁺ +O₂=2I₂+2H₂O。②乙的实验中加入过量KI溶液，根据学生丙的实验结果，可知空气中的氧气也会导致产生一部分的碘单质。所以学生乙的实验结果比真实值会偏大。

考点：考查氧化还原反应方程式的配平、离子方程式的书写、实验操作、实验现象、误差分析、物质含量的计算、实验方案的设计与评价。