Question

19．加碘食鹽中加入的碘酸鉀是一種白色結晶粉末，常溫下很穩定，加熱至560℃開始分解．在酸性條件下碘酸鉀是一種較強的氧化劑，可與碘化物、亞硫酸鹽等還原性物質反應．工業生產碘酸鉀的流程如下：

（1）已知步驟①反應器發生的反應為：6I₂+11KClO₃+3H₂O═6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，該反應的還原產物為KCl、Cl₂；
（2）參照下表碘酸鉀的溶解度，操作③得到碘酸鉀晶體，你建議的方法是降溫結晶．

溫度/℃	20	40	60	80
KIO3g/100g水	8.08	12.6	18.3	244.8

（3）①已知：KIO₃+5H₂SO₄═3K₂SO₄+3I₂，I₂+2S₂O${\;}_{3}^{2-}$═2I^-+S₄O${\;}_{6}^{2-}$
測定加碘食鹽中碘的含量，學生甲設計的實驗步驟如下：
a．準確稱取wg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，逐滴加入物質的量濃度為2.00×10^-3mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10.0mL，恰好反應完全．則加碘食鹽樣品中的碘元素含量是$\frac{0.01}{3w}$mol•kg^-1（以含w的代數式表示）．
②學生乙又進行了下列實驗：

操作步驟	實驗現象
取1g純凈的NaCl，甲3mL水配制溶液	溶液無變化
滴入5滴淀粉溶液和1mL0.1mol．L-1KI溶液，振蕩	溶液無變化
然后再滴入1滴1mol．L-1的H2SO4，從發振蕩	溶液變藍色

請推測實驗中產生藍色現象的可能原因，用離子方程式表示4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O．
根據學生乙的實驗結果，請對學生甲的實驗結果作出簡要評價：偏大，過量的I^-會被空氣中的O₂氧化為I₂．
（4）某學習小組對加碘鹽進行如下實驗：取一定量某加碘鹽（可能含有KIO₃、KI、Mg²⁺、Fe³⁺），用適量蒸餾水溶解，并加稀鹽酸酸化，將所得溶液分為3份．第一份試液中滴加KSCN溶液后顯紅色；第二份試液中加足量KI固體，溶液顯淡黃色，用CCl₄萃取，下層溶液顯紫紅色；第三份試液中加入適量KIO₃固體后，滴加淀粉試劑，溶液不變色．
①根據上述實驗現象，加碘鹽中可能含有的物質中不能確定的是Mg²⁺．
②第二份試液中加入足量KI固體后，反應的離子方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）在氧化還原反應中，得電子化合價降低的反應物是氧化劑，失電子化合價升高的反應物是還原劑，還原劑對應的產物是氧化產物，氧化劑對應的產物是還原產物；
（2）根據物質的溶解度可以確定溶液獲得晶體的方法；
（3）①根據硫代硫酸鈉與碘酸鉀的關系式計算碘酸鉀的物質的量；
②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．
（4）①從第一份試液中滴加KSCN溶液后顯紅色，可知該加碘鹽中含有Fe³⁺，反應：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，Fe（SCN）₃呈血紅色；從第二份試液中加足量KI固體，溶液顯淡黃色，用CCl₄萃取，下層溶液顯紫紅色，可知有碘生成．這是因為由于“氧化性：IO₃^-＞Fe³⁺＞I₂”，加足量KI后，IO₃^-和Fe³⁺均能將I^-氧化成I₂，由此也可以知道該加碘鹽添加KIO₃；第三份試液中加入適量KIO₃固體后，滴加淀粉試劑，溶液不變色．由此可知該加碘鹽中不含KI；
②具有氧化性的離子為IO₃^-與具有還原性的離子為I^-，發生氧化還原反應．

解答 解：（1）該反應中I元素化合價由0價變為+5價，Cl元素化合價由+5價變為-1價和0價，所以I₂是還原劑，KClO₃是氧化劑，KCl、Cl₂是還原產物，故答案為：KCl、Cl₂；
（2）碘酸鉀的物質的量隨著溫度升高而增大，所以從碘酸鉀溶液獲得晶體可以采用降溫結晶的方法，故答案為：降溫結晶；
（3）①設碘酸鉀的物質的量為x．
KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O①； I₂+2S₂O₃ ^2-=2I^-+S₄ O₆^2-②，將方程式②×3+①得
IO₃^-+6H⁺+6S₂O₃^2-=I^-+3S₄O₆^2-+3H₂O
1    6
x 2.0×10^-3mol/L×0.01L
x=$\frac{2.0×10{\;}^{-3}mol/L×0.01L×1}{6}$=$\frac{1}{3}$×10-5mol，根據碘原子守恒知，碘元素的物質的量=$\frac{1}{3}$×10-5mol，所以碘元素含量是=$\frac{\frac{1}{3}×10{\;}^{-5}}{w×10{\;}^{-3}}$×100%=$\frac{0.01}{3w}$mol•kg^-1，
故答案為：$\frac{0.01}{3w}$；
②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；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：4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O；偏大，過量的I^-會被空氣中的O₂氧化為I₂．
（4）①某加碘鹽可能含有KIO₃、KI、Mg²⁺、Fe³⁺，用蒸餾水溶解，并加稀鹽酸酸化后將溶液分為3份．從第一份試液中滴加KSCN溶液后顯紅色，可知該加碘鹽中含有Fe³⁺，反應：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，Fe（SCN）₃呈血紅色；從第二份試液中加足量KI固體，溶液顯淡黃色，用CCl₄萃取，下層溶液顯紫紅色，可知有碘生成．這是因為由于“氧化性：IO₃^-＞Fe³⁺＞I₂”，加足量KI后，IO₃^-和Fe³⁺均能將I^-氧化成I₂，由此也可以知道該加碘鹽添加KIO₃；第三份試液中加入適量KIO₃固體后，滴加淀粉試劑，溶液不變色．由此可知該加碘鹽中不含KI．
故答案為：Mg²⁺；
②第二份試液中加入足量KI固體后，反應的離子方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O，
故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O．

點評 本題考查了氧化還原反應方程式的有關計算以及溶液成分的測定，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，題目難度不大．