Question

19．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反应器发生的反应为：6I₂+11KClO₃+3H₂O═6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，该反应的还原产物为KCl、Cl₂；
（2）参照下表碘酸钾的溶解度，操作③得到碘酸钾晶体，你建议的方法是降温结晶．

温度/℃	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${\;}_{6}^{2-}$
测定加碘食盐中碘的含量，学生甲设计的实验步骤如下：
a．准确称取wg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，逐滴加入物质的量浓度为2.00×10^-3mol•L^-1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$\frac{0.01}{3w}$mol•kg^-1（以含w的代数式表示）．
②学生乙又进行了下列实验：

操作步骤	实验现象
取1g纯净的NaCl，甲3mL水配制溶液	溶液无变化
滴入5滴淀粉溶液和1mL0.1mol．L-1KI溶液，振荡	溶液无变化
然后再滴入1滴1mol．L-1的H2SO4，从发振荡	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4I^-+4H⁺+O₂=2I₂+2H₂O．
根据学生乙的实验结果，请对学生甲的实验结果作出简要评价：偏大，过量的I^-会被空气中的O₂氧化为I₂．
（4）某学习小组对加碘盐进行如下实验：取一定量某加碘盐（可能含有KIO₃、KI、Mg²⁺、Fe³⁺），用适量蒸馏水溶解，并加稀盐酸酸化，将所得溶液分为3份．第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色；第二份试液中加足量KI固体，溶液显淡黄色，用CCl₄萃取，下层溶液显紫红色；第三份试液中加入适量KIO₃固体后，滴加淀粉试剂，溶液不变色．
①根据上述实验现象，加碘盐中可能含有的物质中不能确定的是Mg²⁺．
②第二份试液中加入足量KI固体后，反应的离子方程式为2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）在氧化还原反应中，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物，氧化剂对应的产物是还原产物；
（2）根据物质的溶解度可以确定溶液获得晶体的方法；
（3）①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；
②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．
（4）①从第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色，可知该加碘盐中含有Fe³⁺，反应：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，Fe（SCN）₃呈血红色；从第二份试液中加足量KI固体，溶液显淡黄色，用CCl₄萃取，下层溶液显紫红色，可知有碘生成．这是因为由于“氧化性：IO₃^-＞Fe³⁺＞I₂”，加足量KI后，IO₃^-和Fe³⁺均能将I^-氧化成I₂，由此也可以知道该加碘盐添加KIO₃；第三份试液中加入适量KIO₃固体后，滴加淀粉试剂，溶液不变色．由此可知该加碘盐中不含KI；
②具有氧化性的离子为IO₃^-与具有还原性的离子为I^-，发生氧化还原反应．

解答 解：（1）该反应中I元素化合价由0价变为+5价，Cl元素化合价由+5价变为-1价和0价，所以I₂是还原剂，KClO₃是氧化剂，KCl、Cl₂是还原产物，故答案为：KCl、Cl₂；
（2）碘酸钾的物质的量随着温度升高而增大，所以从碘酸钾溶液获得晶体可以采用降温结晶的方法，故答案为：降温结晶；
（3）①设碘酸钾的物质的量为x．
KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O①； I₂+2S₂O₃ ^2-=2I^-+S₄ O₆^2-②，将方程式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，根据碘原子守恒知，碘元素的物质的量=$\frac{1}{3}$×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，
故答案为：$\frac{0.01}{3w}$；
②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；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；偏大，过量的I^-会被空气中的O₂氧化为I₂．
（4）①某加碘盐可能含有KIO₃、KI、Mg²⁺、Fe³⁺，用蒸馏水溶解，并加稀盐酸酸化后将溶液分为3份．从第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色，可知该加碘盐中含有Fe³⁺，反应：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，Fe（SCN）₃呈血红色；从第二份试液中加足量KI固体，溶液显淡黄色，用CCl₄萃取，下层溶液显紫红色，可知有碘生成．这是因为由于“氧化性：IO₃^-＞Fe³⁺＞I₂”，加足量KI后，IO₃^-和Fe³⁺均能将I^-氧化成I₂，由此也可以知道该加碘盐添加KIO₃；第三份试液中加入适量KIO₃固体后，滴加淀粉试剂，溶液不变色．由此可知该加碘盐中不含KI．
故答案为：Mg²⁺；
②第二份试液中加入足量KI固体后，反应的离子方程式为2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O，
故答案为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O．

点评 本题考查了氧化还原反应方程式的有关计算以及溶液成分的测定，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，题目难度不大．