Question

12．碘酸钙[Ca（IO₃）₂]既能补碘又能补钙的新型食品和饲料添加剂．碘酸钙可通过下列途径合成．

（1）若称取的I₂质量为3.810g，为使I₂充分氧化，则投料时KClO₃的质量至少为3.675；同时生成的氯气体积为336mL（标准状况）．
（2）用KOH溶液调节pH的目的是将KIO₃•HIO₃转变为KIO₃．
（3）已知几种盐的溶解度（g/100g水）如下：

温度/℃	0	10	20	40	60	80
KIO3	4.60	6.27	8.08	12.6	18.3	24.8
KCl	28.1	31.2	34.2	40.1	45.8	51.3
Ca（IO3）2	0.119	0.195	0.3071	0.520	0.621	0.669

碘酸钙的物理性质

碘酸钙存在形态	无水盐	一水合物	六水合物
稳定时的温度区域	＞57.5℃	32-57.5℃	＜32℃

复分解时，采用冰水浴的目的是减小Ca（IO₃）₂在水中的溶解度，使其充分析出；此时所得产品的化学式为Ca（IO₃）₂•6H₂O．
（4）准确称取产品0.6000g于烧标中，加1：1高氯酸20mL，微热溶解后，冷却，配成250.00mL溶液．移取上述溶液50.00mL置于250mL碘量瓶中，加入1：1高氯酸2mL、3gKI（足量）（发生：IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O），盖上瓶盖，暗处放置3min，加50mL水，加入0.3%淀粉溶液2mL，用0.1000mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定（发生：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）到终点时消耗12.00mL，试计算产品中Ca（IO₃）₂的质量分数（给出计算过程）．

Answer 1

分析 根据流程图知，碘、氯酸钾、盐酸在85℃条件下反应生成KClO₃．HClO₃、KCl和氯气，I₂+2KClO₃+HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KIO₃．HIO₃+KCl+Cl₂↑，向溶液中KOH溶液并调节溶液的pH=10，溶液中发生的反应为KOH+HIO₃=KIO₃+H₂O，向溶液中加入氯化钙溶液，发生复分解反应生成[Ca（IO₃）₂]沉淀，然后过滤、洗涤、干燥得到[Ca（IO₃）₂]固体；
（1）根据方程式中碘与氯酸钾、氯气的关系式计算消耗的氯酸钾质量及生成氯气体积；
（2）溶液中含有碘酸，碘酸能和KOH溶液反应生成碘酸钾；
（3）根据表中数据知，温度越低，碘酸钙的溶解度越小；在＜32℃得到碘酸钙的六水合物；
（4）根据Ca（IO₃）₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得关系式
IO₃^-----6S₂O₃^2-，
n（Na₂S₂O₃）=0.1000 mol•L^-1×12.00mL×10^-3L•mL^-1=1.200×10^-3mol
n（IO₃^-）=$\frac{1}{3}$n（I₂）=$\frac{1}{6}$ n（Na₂S₂O₃）=2.000×10^-4mol
m[Ca（IO₃）₂]=1.000×10^-4mol×390g•mol^-1=0.039g
样品中m[Ca（IO₃）₂]=$\frac{250mL}{50mL}$×0.039g=0.195g，
其质量分数=$\frac{碘酸钙质量}{样品质量}×100%$．

解答 解：根据流程图知，碘、氯酸钾、盐酸在85℃条件下反应生成KClO₃．HClO₃、KCl和氯气，I₂+2KClO₃+HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KIO₃．HIO₃+KCl+Cl₂↑，向溶液中KOH溶液并调节溶液的pH=10，溶液中发生的反应为KOH+HIO₃=KIO₃+H₂O，向溶液中加入氯化钙溶液，发生复分解反应生成[Ca（IO₃）₂]沉淀，然后过滤、洗涤、干燥得到[Ca（IO₃）₂]固体；
（1）n（I₂）=$\frac{3.810g}{254g/mol}$=0.015mol，根据I₂+2KClO₃+HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KIO₃．HIO₃+KCl+Cl₂↑知，n（KClO₃）=2n（I₂）=2×0.015mol=0.03mol，m（KClO₃）=0.03mol×122.5g/mol=3.675g；
n（Cl₂）=n（I₂）=0.015mol，氯气体积=0.015mol×22.4L/mol=336mL，
故答案为：3.675；336；
（2）溶液中含有碘酸，碘酸能和KOH溶液反应生成碘酸钾，提高碘酸钾的产率，
故答案为：将KIO₃•HIO₃转变为KIO₃；
（3）根据表中数据知，温度越低，碘酸钙的溶解度越小，则得到的碘酸钙固体越多，所以采用冷水浴；
在＜32℃得到碘酸钙的六水合物，其化学式为Ca（IO₃）₂•6H₂O，
故答案为：减小Ca（IO₃）₂在水中的溶解度，使其充分析出；Ca（IO₃）₂•6H₂O；
（4）根据Ca（IO₃）₂、IO₃^-+5I^-+6H⁺═3I₂+3H₂O、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得关系式
IO₃^-----6S₂O₃^2-，
n（Na₂S₂O₃）=0.1000 mol•L^-1×12.00mL×10^-3L•mL^-1=1.200×10^-3mol
n（IO₃^-）=$\frac{1}{3}$n（I₂）=$\frac{1}{6}$ n（Na₂S₂O₃）=2.000×10^-4mol
m[Ca（IO₃）₂]=1.000×10^-4mol×390g•mol^-1=0.039g
样品中m[Ca（IO₃）₂]=$\frac{250mL}{50mL}$×0.039g=0.195g，
碘酸钙质量分数=$\frac{0.195g}{0.6000g}$×100%=32.5%，
答：碘酸钙的质量分数为32.5%．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及物质制备、方程式的计算，侧重考查学生分析计算及信息获取融合能力，明确各个物理量之间的关系式及物质的性质是解本题关键，题干中信息量大是导致此类试题得分低的重要原因，注意（4）题根据IO₃^-----6S₂O₃^2-计算的碘酸钙并不是样品中所有的碘酸钙，为易错点．