Question

5．某化学兴趣小组对加碘食盐中碘酸钾进行研究，查阅资料得知：碘酸钾是一种白色粉末，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，与氢碘酸、过氧化氢等物质作用，被还原为单质碘．
（1）学生甲设计实验测出加碘食盐中碘元素的含量，步骤如下：
a．称取14.1g加碘盐，加适量蒸馏水溶解；
b．用稀硫酸酸化，再加入过量KI溶液；
c．以淀粉为指示剂，用物质的量浓度为1.00×10^-3mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液滴定（滴定时的反应方程式：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）滴定至终点时消耗20．OOmL．
①实验前，首先要精确配制1.00×10^-3mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液250mL，配制时需要的仪器除电子天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需250mL容量瓶．
②滴定到终点时，溶液由蓝色为无色，且半分钟内未恢复．加碘食盐样品中的碘元素含量是30.0mg/kg（结果保留一位小数）．
（2）学生乙对纯净的NaCl（不含KIO₃）进行了下列实验：

实验步骤	实验操作	实验现象
①	取少量纯净的NaCl，加蒸馏水溶解	溶液无变化
②	滴入淀粉KI溶液，振荡；	溶液无变化
③	然后再滴加稀硫酸，振荡．	溶液变蓝色

请推测实验③中产生蓝色现象的可能原因：加H₂SO₄后，溶液中O₂氧化KI生成I₂与淀粉作用显蓝色；根据学生乙的实验结果推测：学生甲的实验结果可能偏大（填“偏大”或“偏小”）．
（3）工业上通常用电解KI溶液的方法来制备碘酸钾，电解过程中请你帮助学生丙设计实验来判断电解是否完全．仪器不限，可选的试剂：淀粉溶液、H₂O₂溶液、稀硫酸．

实验实验操作	实验实验现象及结论

Answer 1

分析 （1）①依据盐类水解分析判断，Na₂S₂O₃为强碱弱酸盐，精确配制1.00×10^-3mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液250mL需要在250ml容量瓶中配制，结合溶液配制的实验过程分析需要的仪器；
②碘单质遇淀粉显蓝色，当碘单质消耗，蓝色褪去；根据反应找出反应关系式，然后根据题中数据计算出加碘食盐样品中的碘元素含量；
（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，导致测定结果偏大；
（3）酸性条件下，碘离子和碘酸根离子能发生氧化还原反应生成碘单质，淀粉遇碘变蓝色，根据溶液是否变蓝判断是否含有碘离子；

解答 解：（1）①Na₂S₂O₃为强碱弱酸盐，因为硫代硫酸根离子水解，Na₂S₂O₃溶液呈弱碱性，所以配制250mlNa₂S₂O₃溶液需要的仪器除电子天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需250ml的容量瓶，
故答案为：250ml容量瓶；
②反应中生成I₂，c中使用淀粉作为指示剂；加入淀粉，溶液呈蓝色，用Na₂S₂O₃溶液滴定，I₂反应完毕，溶液蓝色褪色，滴定终点现象为：溶液蓝色褪色，半分钟内不恢复蓝色；
20mL溶液消耗Na₂S₂O₃的物质的量为1.00×10^-3mol/L×0.02L=2.00×10^-5mol，根据IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，则：
IO₃^-～3I₂～6S₂O₃^2-，
1           6
n    2.00×10^-5mol
所以n=$\frac{2.00}{6}$×10^-5mol=$\frac{1}{3}$×10^-5mol，
故加碘食盐样品中的碘元素含量=$\frac{\frac{1}{3}×1{0}^{-5}mol×127g/mol}{14.1g}$×10⁶mg/kg=30.0mg/kg，
故答案为：蓝，无；30.0；
（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；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，因b用稀硫酸酸化，再加入过量KI溶液，发生反应IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，所以导致测定结果偏大，
故答案为：加H₂SO₄后，溶液中O₂氧化KI生成I₂与淀粉作用显蓝色，偏大；
（3）电解后的溶液区含有碘酸根离子，酸性条件下，碘离子和碘酸根离子能发生氧化还原反应IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O生成碘单质，淀粉溶液遇碘变蓝色，所以实验方法是：取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉溶液，观察是否变蓝；如果阳极区含有碘离子，加入稀硫酸后就有碘单质生成，淀粉溶液就会变蓝色，若溶液变蓝则电解不完全，若无明显现象则电解完全，
故答案为：

实验操作	实验现象及结论
取少量电解后的溶液于试管中，先滴加淀粉溶液，再滴加稀硫酸酸化	若溶液变蓝则电解不完全，若无明显现象则电解完全．

点评 本题以碘酸钾中碘的测定为载体考查了氧化还原滴定的应用、对实验原理理解与实验装置的评价，注意掌握碘及其化合物的性质是解答本题的关键，题目难度中等．