Question

5．若X、Y兩種元素在周期表中位于同一主族，其中一種為短周期元素，且兩者相隔一個周期，并有m=n＞0．在一定條件下有下列反應（未配平）：X_m+Y_n+H₂O→HXO₃+HY．請回答：
（1）該反應的還原劑的電子式為．
（2）配平上述化學方程式（用化學式表示）：I₂+5Cl₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl
（3）若某化學反應如下：（未配平）KX+Y_n+H₂O→KXO₃+X_m+HY+KY若KXO₃和X_m的化學計量數均為1，則Y_n的化學計量數為4．
在下面化學式上標出電子轉移的方向和數目：KX+Y_n+H₂O→
（4）已知：在反應中，若氧化反應和還原反應發生在同一分子內部處于同一化合價的同種元素上，使該元素的原子（或離子）一部分被氧化，另一部分被還原．這種自身的氧化還原反應稱為歧化反應．實驗室模擬KXO₃的制法如下：
①在進行步驟Ⅰ實驗時，有學生主張電解裝置用U形管，有的學生主張用燒杯，你認為用哪種儀器更合適燒杯（填名稱）．
②步驟Ⅰ的陰極電極反應式為（用化學式表示）：2H⁺+2e^-=H₂↑．
③步驟Ⅰ中歧化生成NaYO₃的離子方程式為（用化學式表示）：3Cl₂+6OH^-═5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O．

Answer 1

分析 在X_m+Y_n+H₂O→HXO₃+HY反應中，Y化合價由0→-1價，故Y處于第七主族為鹵素元素，m=n=2，其中一種為短周期元素，且兩者相隔一個周期，則Y為氯元素，X為碘元素，
（1）根據化合價判斷還原劑；
（2）用化合價升降法配平；
（3）根據化合價升降總數相等計算；先寫出方程式用化合價升降法配平并標出電子轉移方向和數目；
（4）電解氯化鈉溶液得氯氣和氫氧化鈉，氯氣在氫氧化鈉溶液中發生歧化反應生成氯酸鈉和氯化鈉，在氯酸鈉溶液中加也氯化鉀，由于氯酸鉀的溶解度較小，所以溶液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得氯酸鉀晶體，氯酸鉀與碘反應生成碘酸鉀，據此答題．

解答 解：在X_m+Y_n+H₂O→HXO₃+HY反應中，Y化合價由0→-1價，故Y處于第七主族為鹵素元素，m=n=2，其中一種為短周期元素，且兩者相隔一個周期，則Y為氯元素，X為碘元素，I₂+Cl₂+H₂O→HIO₃+HCl，
（1）I₂+Cl₂+H₂O→HIO₃+HCl，碘在反應中化合價升高，故該反應的還原劑為I₂，其電子式為，
故答案為：；
（2）在反應中I₂化合價由0→+5，一個I₂共升高10價，氯化合價由0→-1，一個Cl₂共降低2價，最小公倍數為10，配平得：I₂+5Cl₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl
故答案為：I₂+5Cl₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl；
（3）KX+Y_n+H₂O→KXO₃+X_m+HY+KY可改為：KI+Cl₂+H₂O→KIO₃+I₂+HCl+KCl，KIO₃+I₂系數均為1，I化合價升高總數為5-（-1）+0-（-1）×2=8，故氯的化合價降低總數也為8，故氯氣前的系數為4，配平得：3KI+3H₂O+4Cl₂=KIO₃+I₂+6HCl+2KCl，根據方程式可知，3molKI共失去8mol電子，氯氣得8mol電子，電子轉移方向和數目如下：；
故答案為：4；；
（4）電解氯化鈉溶液得氯氣和氫氧化鈉，氯氣在氫氧化鈉溶液中發生歧化反應生成氯酸鈉和氯化鈉，在氯酸鈉溶液中加也氯化鉀，由于氯酸鉀的溶解度較小，所以溶液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得氯酸鉀晶體，氯酸鉀與碘反應生成碘酸鉀，
①在進行步驟Ⅰ實驗時，電解裝置用燒杯比用U形管好，因為燒杯中氯氣與氫氧化鈉溶液更容易接觸，發生歧化反應，
故答案為：燒杯；
②電解食鹽水的陰極電極反應式為（用化學式表示）：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
③氯氣與氫氧化鈉溶液發生歧化反應生成NaClO₃的離子方程式為（用化學式表示）：3Cl₂+6OH^-═5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O，
故答案為：3Cl₂+6OH^-═5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O．

點評 本題考查了元素的推斷，氧化還原反應的配平和計算、電子轉移的方向和數目、電解池、離子反應等，難度較大，關鍵是利用化合價升降總數相等來分析．