Question

12．酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘，碘酸钾也能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾．碘酸钾在常温下稳定，加热至560℃开始分解．工业生产碘酸钾的流程如下：

（1）配平步骤①反应器发生的反应，并标出电子转移的方向和总数：
6I₂+11KClO₃+3H₂O→6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂
（2）步骤②中，用硝酸而不用HI，其原因可能是HI具有还原性能将已生成的碘酸氢钾还原；
（3）步骤②要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为反应产生氯气跟KOH反应生成KClO，KClO能将KIO₃氧化成KIO₄，从而不能得到KIO₃；
（4）从步骤9到步骤10得到碘酸钾晶体，操作顺序是A、B、D ．
A．蒸发浓缩      B．冷却结晶      C．蒸发结晶    D．过滤洗涤．

Answer 1

分析 工业生产碘酸钾的流程：用碘和氯酸钾溶液反应生成碘酸氢钾、氯化钾和氯气，再加入硝酸，加热促使氯气从反应体系中逸出，经冷却结晶，过滤得碘酸氢钾晶体，将碘酸氢钾晶体溶于水，加入氢氧化钾溶液，使碘酸氢钾生成碘酸钾，过滤后得碘酸钾溶液，将滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，可得碘酸钾晶体，
（1）反应中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合价由0价升高为+5价，共升高10价．KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合价降低，还原产物为KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合价由+5降低为-1价，化合价降低6价，KClO₃→Cl₂氯元素化合价由+5降低为0价，化合价总共降低10价，二者获得的电子数目相同，获得电子最小公倍数为30，则KCl的系数为5，Cl₂的系数为3，所以化合价降低60价，故I₂系数为6，根据元素守恒配平KClO₃、H₂O、KH（IO₃）₂的系数；
（2）酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，HI具有还原性，但是硝酸不具备；
（3）由题中信息可知，在碱性条件下碘酸钾能被氯气氧化为高碘酸钾；
（4）从溶液中获得晶体一般的步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥．

解答 解：工业生产碘酸钾的流程：用碘和氯酸钾溶液反应生成碘酸氢钾、氯化钾和氯气，再加入硝酸，加热促使氯气从反应体系中逸出，经冷却结晶，过滤得碘酸氢钾晶体，将碘酸氢钾晶体溶于水，加入氢氧化钾溶液，使碘酸氢钾生成碘酸钾，过滤后得碘酸钾溶液，将滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，可得碘酸钾晶体，
（1）反应中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合价由0价升高为+5价，共升高10价．KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合价降低，还原产物为KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合价由+5降低为-1价，化合价降低6价，KClO₃→Cl₂氯元素化合价由+5降低为0价，化合价总共降低10价，二者获得的电子数目相同，获得电子最小公倍数为30，则KCl的系数为5，Cl₂的系数为3，所以化合价降低共60价，故I₂系数为6，根据氯元素守恒可知KClO₃系数为11，根据碘元素守恒可知KH（IO₃）₂的系数为6，根据氢元素守恒可知H₂O、系数为3，检查氧元素守恒，故方程式为：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，电子转移方向和数目为，
故答案为：6，11，3，6；；
（2）步骤中产生氯气，需要将氯气排出反应体系，加入硝酸的目的是制造酸性环境，促进氯气从反应体系中逸出，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，HI具有还原性，能将已生成的碘酸氢钾还原，
故答案为：HI具有还原性能将已生成的碘酸氢钾还原；
（3）由题中信息可知，在碱性条件下碘酸钾能被氯气氧化为高碘酸钾，所以应将氯气排出，
故答案为：反应产生氯气跟KOH反应生成KClO，KClO能将KIO₃氧化成KIO₄，从而不能得到KIO₃；
（4）从溶液中获得晶体一般的步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥，故操作顺序是A、B、D，
故答案为：A、B、D．

点评 本题以工业生产碘酸钾为载体，为高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，内容涉及方程式配平、对工艺流程的理解评价、方案设计等，难度中等，是对知识的综合运用和能力的考查．