Question

加碘食盐中加入的碘酸钾是一种白色结晶粉末，常温下很稳定，加热至560℃开始分解．在酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，可与碘化物、亚硫酸盐等还原性物质反应．
工业生产碘酸钾的流程如下：
（1）已知步骤①反应器发生的反应中，单质碘和氯酸钾的物质的量之比为6：11，则反应器中发生反应的化学方程式为

 

．
（2）参照碘酸钾的溶解度：

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

操作③得到碘酸钾晶体，方法是

 

．
已知：KIO₃+5KI+3H₂SO₄→3K₂SO₄+3I₂+3H₂O；
I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-．
（3）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

 

．
（4）测定加碘食盐中碘的含量，学生乙设计的实验步骤如下：
①准确称取w g食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解；
②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；
③以淀粉为指示剂，逐滴加入物质的量浓度为2.0×10^-3mol/L的Na₂S₂O₃溶液10.0mL，恰好反应完全．
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）．
（5）学生丙又对纯净的NaCl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 0.1mol/L KI溶液，振荡．	溶液无变化
然后再滴入1滴1mol/L的H2SO4，振荡．	溶液变蓝色

请推测实验中产生蓝色现象的可能原因，用离子方程式表示

 

；
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：

 

（填“偏高”、“偏低”或“准确”）并说明原因

 

．

Answer 1

分析：（1）反应中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合价由0价升高为+5价，共升高10价；单质碘和氯酸钾的物质的量之比为6：11，6mol碘单质化合价升高了60价，则11mol氯酸钾化合价降低了60价；KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合价降低，还原产物为KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合价由+5降低为-1价，化合价降低6价，KClO₃→Cl₂氯元素化合价由+5降低为0价，化合价总共降低10价，设生成的氯气的物质的量为x、氯化钾的物质的量为y，则23x+y=11，10x+6y=60，据此计算出氯气、氯化钾的物质的量，配平反应的化学方程式；
（2）由表中数据可知温度越高，KIO₃溶解度越大，从溶液中获得晶体需要蒸发结晶；
（3）根据KIO₃+5KI+3H₂SO₄→3K₂SO₄+3I₂+3H₂O可知，反应生成了碘单质，碘单质易溶于有机溶剂，四氯化碳不溶于水且密度大于水，据此分析用四氯化碳检验碘单质时观察到的现象；
（4）根据硫代硫酸钠与碘酸钾的关系式计算碘酸钾的物质的量，再根据质量分数公式计算碘的含量；
（5）酸性条件下，碘离子被氧气氧化生成碘单质；过量的碘离子易被空气氧化生成碘单质．

解答：解：（1）反应中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合价由0价升高为+5价，共升高10价；单质碘和氯酸钾的物质的量之比为6：11，6mol碘单质化合价升高了60价，则11mol氯酸钾化合价降低了60价；KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合价降低，还原产物为KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合价由+5降低为-1价，化合价降低6价，KClO₃→Cl₂氯元素化合价由+5降低为0价，化合价总共降低10价，设生成的氯气的物质的量为x、氯化钾的物质的量为y，则2x+y=11，10x+6y=60解得x=3、y=5，即反应产物氯气的化学计量数为3、氯化钾的计量数为5，所以反应的化学 方程式为：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，
故答案为：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
（2）由表中数据可知温度越高，KIO₃溶解度越大，从溶液中获得KIO₃晶体需要蒸发结晶，
故答案为：蒸发结晶；
（3）由于碘单质易溶于四氯化碳，所以用四氯化碳检验碘单质时，混合液分层，下层为四氯化碳层，由于萃取了碘单质，下层液体的颜色为紫红色，
故答案为：液体分层，下层液体呈现紫红色；
（4）设碘酸钾的物质的量为x，根据反应KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O、I₂+2S₂O₃ ^2-=2I^-+S₄ O₆^2-可得关系式：KIO₃～3I₂～6S₂O₃ ^2-，
则 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，根据碘原子守恒知，碘元素的质量=

1

3

×10^-5mol×127g/mol=

127

3

×10^-5molg，
所以碘元素的质量分数为：

127 3 ×10-5×103mg

w×10-3kg

×100%=

1270

3w

mg/kg，
故答案为：

1270

3w

；
（5）酸性条件下，碘离子被氧气氧化生成碘单质，离子反应方程式为：4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O；
且酸性条件下，过量的碘离子易被空气中氧气氧化生成碘单质，导致测定结果偏大，
故答案为：4I^-+4H⁺+O₂→2I₂+2H₂O；学生乙实验结果会偏大；过量的I^-会被空气中的氧气氧化为I₂．

点评：本题考查了碘酸钾的制备、实验操作评价以及有关计算，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力； 该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，全面细致的思考才能得出正确的结论．