Question

3．高碘酸钾（KIO₄）为无色晶体，在分析化学中常用作氧化剂．
Ⅰ．高碘酸钾的制备
步骤①称取1.270g碘溶于适量的水中，通入足量氯气将I₂氧化为高碘酸（HIO₄）．
步骤②向步骤①所得溶液中加入适量氢氧化钾溶液中和．
步骤③将步骤②所得溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶等操作得KIO₄晶体．
（1）步骤①将I₂氧化为HIO₄，至少需要消耗0.784L（标准状况）Cl₂．
（2）步骤①所得溶液用0.200mol•L^-1KOH溶液中和至中性时（HIO₄为强酸，假定溶液中不含Cl₂和HClO），则消耗0.200mol•L^-1KOH溶液的体积为400mL．
Ⅱ．用高碘酸钾测定甘油的含量

相关反应：C₃H₈O₃（甘油）+2HIO₄=2HCHO+HCOOH+2HIO₃+H₂O
HIO₃+5KI+5HCl=3I₂+5KCl+3H₂O
HIO₄+7KI+7HCl=4I₂+7KCl+4H₂O
I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆
（3）用0.2000mol•L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定时，判断达到滴定终点的现象是滴入最后一滴标准液时，溶液蓝色刚好褪去，且保持30秒不恢复原来的颜色．
（4）已知滴定至终点时消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL，计算甘油样品的纯度（请给出计算过程）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据电子得失守恒可知，将I₂氧化为HIO₄时，有关系式I₂～7Cl₂，根据碘的质量可计算出氯气的量；
（2）根据碘元素守恒可知，1.270g I₂氧化为高碘酸时，HIO₄的物质的量为$\frac{1.270g}{254g/mol}$=0.005mol，同时生成氯化氢的物质的量为0.07mol，与氢氧化钾反应的关系式为7HCl～HIO₄～KOH，据此计算氢氧化钾溶液的体积；
Ⅱ．（3）碘溶液中有淀粉，所以溶液呈蓝色，用Na₂S₂O₃标准溶液滴定达到滴定终点时溶液的蓝色会褪去，据此判断；
（4）根据题中的反应方程式可得关系式C₃H₈O₃～$\frac{1}{2}$HIO₃，I₂～2Na₂S₂O₃，3n（HIO₃）+4n（HIO₄）=n（I₂），
碘量瓶中n（HIO₃）+n（HIO₄）=n（KIO₄）=0.0230 mol•L×25.00mL×10^-3 L•mL=5.750×10^-4 mol…①
滴定时：3n（HIO₃）+4n（HIO₄）=n（I₂）=$\frac{1}{2}$n（Na₂S₂O₃）=$\frac{1}{2}$×0.2000 mol•L×20.00mL×10^-3 L•mL^-1=2.000×10^-3 mol…②
根据①②可求得与C₃H₈O₃反应的HIO₃，根据HIO₃的物质的量可计算出甘油的质量，进而确定样品的纯度．

解答 解：Ⅰ．（1）根据电子得失守恒可知，将I₂氧化为HIO₄时，有关系式I₂～7Cl₂，1.270g 碘的质量为$\frac{1.270g}{254g/mol}$=0.005mol，所以消耗的氯气的物质的量为0.035mol，其体积为0.035mol×22.4L/mol=0.784L，
故答案为：0.784；
（2）根据碘元素守恒可知，1.270g I₂氧化为高碘酸时，HIO₄的物质的量为$\frac{1.270g}{254g/mol}$×2=0.01mol，同时生成氯化氢的物质的量为0.07mol，与氢氧化钾反应的关系式为7HCl～HIO₄～KOH，所以V（KOH）=$\frac{0.01mol}{0.200mol/L}$×8=0.05L×8=400mL，
故答案为：400；
Ⅱ．（3）碘溶液中有淀粉，所以溶液呈蓝色，所以用Na₂S₂O₃标准溶液滴定，判断达到滴定终点的现象是滴入最后一滴标准液时，溶液蓝色刚好褪去，且保持30秒不恢复原来的颜色，
故答案为：滴入最后一滴标准液时，溶液蓝色刚好褪去，且保持30秒不恢复原来的颜色；
（4）根据题中的反应方程式可得关系式C₃H₈O₃～$\frac{1}{2}$HIO₃，I₂～2Na₂S₂O₃，3n（HIO₃）+4n（HIO₄）=n（I₂），
碘量瓶中n（HIO₃）+n（HIO₄）=n（KIO₄）=0.0230 mol•L×25.00mL×10^-3 L•mL=5.750×10^-4 mol…①
 滴定时：3n（HIO₃）+4n（HIO₄）=n（I₂）=$\frac{1}{2}$n（Na₂S₂O₃）=$\frac{1}{2}$×0.2000 mol•L×20.00mL×10^-3 L•mL^-1=2.000×10^-3 mol…②
 ①×4-②得 n（HIO₃）=3.000×10^-4 mol
n（C₃H₈O₃）=$\frac{1}{2}$n（HIO₃）=1.500×10^-4 mol
 w（C₃H₈O₃）=$\frac{1.5×1{0}^{-4}×92×10}{0.150}$×100%=92.00%，
答：甘油样品的纯度为92.00%．

点评 本题以高碘酸钾的制备以及测定甘油的含量为载体，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，内容涉及方程式计算、氧化还原滴定、实验基本操作等，难度中等，是对知识的综合运用和能力的考查，难点是（4）中确定各个物理量的关系式．