Question

16．元素周期表中第ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛．
（1）氯元素同族的下一周期元素的原子结构示意图为，碘是紫黑色（填颜色）固体物质．（2）牙齿的损坏实际上是牙釉质羟基磷灰石[Ca₅（PO₄）₃OH]溶解的结果，糖沾附在牙齿上，在酶的作用下产生酸性物质，易造成龋齿．使用含氟牙膏会保护牙齿，因为氟离子会跟羟基磷灰石[Ca₅（PO₄）₃OH]发生反应生成氟磷灰石，氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀氟，用离子方程式表示这一过程Ca₅（PO₄）₃OH_（S）+F^- （aq）?Ca₅（PO₄）₃ F_（S）+OH^-（aq）．此外氟离子还能抑制口腔细菌产生酸，含氟牙膏已经普遍使用．
（3）碘被称为“智力元素”，碘酸钾（KIO₃）是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水．碘酸钾在酸性介质中与碘化钾生成单质碘．写出该反应的离子方程式IO₃^-+5I^-+6H⁺═3H₂O+3I₂．
（4）①电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开．在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅．
已知：3I₂+6OH^-═IO₃^-+5I^-+3H₂O
下列说法正确的是ABCD
A．右侧发生的电极方程式：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO₃^-
C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H₂O═KIO₃+3H₂↑（条件通电）
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式会改变
②电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：

步骤⑤的操作名称干燥
（5）已知：I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₆^2-+2I^-．溶度积常数K_sp（CuCl）=1.7×10^-7 K_sp（ CuI）=1.3×10^-12
用“间接碘量法”测定含有CuCl₂•2H₂O晶体的试样（不含能与I^-发生反应的氧化性杂质）的纯度，过程如下：取a g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀．用c mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na₂S₂O₃标准溶液b mL．
①可选用淀粉溶液作滴定指示剂，滴定终点的现象是滴最后一滴硫代硫酸钠时，溶液蓝色褪去，半分钟内不恢复．
②CuCl₂溶液与KI反应的离子方程式为2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．
③该试样中CuCl₂•2H₂O的质量百分数为$\frac{171bc×1{0}^{-3}}{a}$×100%．

Answer 1

分析 （1）氯元素同族的下一周期元素的原子为溴原子，原子序数为35，核外电子分四层排布，据此画出原子结构示意图；碘单质为紫黑色固体；
（2）Ca₅（PO₄）₃（OH）生成Ca₅（PO₄）₃F，反应后同时生成OH^-；
（3）在酸性条件碘酸根离子和碘离子发生氧化反应生成碘单质；
（4）①左侧溶液变蓝色，生成I₂，左侧电极为阳极，电极反应为：2I^--2e^-=I₂，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，右侧放出氢气，右侧I^-、OH^-通过阴离子交换膜向左侧移动，发生反应3I₂+6OH^-=IO₃^-+5I^-+3H₂O，一段时间后，蓝色变浅，保证两边溶液呈电中性，左侧的IO₃^-通过阴离子交换膜向右侧移动，如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，左侧多余K⁺通过阳离子交换膜迁移至阴极，保证两边溶液呈电中性；
②从热溶液中析出晶体的方法是冷却结晶；洗涤后的晶体要进行干燥；洗涤晶体的目的：洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质；
（5）①淀粉遇到碘变蓝，依据I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-可知，当Na₂S₂O₃标准溶液刚好将碘全部反应，淀粉由蓝色变成无色，据此解答；
②CuCl₂溶液与KI反应实质铜离子氧化碘离子生成生成碘化亚铜沉淀和单质碘；
③依据碘单质被Na₂S₂O₃标准溶液滴定到终点，发生反应离子方程式得到 2Na₂S₂O₃～2Cu²⁺计算．

解答 解：（1）氯元素同族的下一周期元素的原子为溴原子，原子序数为35，原子结构示意图为，碘单质为紫黑色固体，
故答案为：； 紫黑色；
（2）由题意氟离子会跟羟基磷灰石[Ca₅（PO₄）₃OH]发生反应生成氟磷灰石可知，反应离子方程式为Ca₅（PO₄）₃OH_（S）+F^- （aq）?Ca₅（PO₄）₃ F_（S）+OH^-（aq），
故答案为：Ca₅（PO₄）₃OH_（S）+F^- （aq）?Ca₅（PO₄）₃ F_（S）+OH^-（aq）；
（3）在酸性条件碘酸根离子和碘离子发生氧化反应生成碘单质，离子方程式为：IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，
故答案为：IO₃^-+5I^-+6H⁺═3H₂O+3I₂；
（4）①A．左侧溶液变蓝色，生成I₂，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故A正确；
B．一段时间后，蓝色变浅，发生反应3I₂+6OH^-=IO₃^-+5I^-+3H₂O，中间为阴离子交换膜，右侧I^-、OH^-通过阴离子交换膜向左侧移动，保证两边溶液呈电中性，左侧的IO₃^-通过阴离子交换膜向右侧移动，故右侧溶液中含有IO₃^-，故B正确；
C．左侧电极为阳极，电极反应为：2I^--2e^-=I₂，同时发生反应3I₂+6OH^-=IO₃^-+5I^-+3H₂O，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故总的电极反应式为：KI+3H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$KIO₃+3H₂↑，故C正确；
D．用阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式为：KI+3H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$KIO₃+3H₂↑，如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，左侧电极为阳极，电极反应为：2I^--2e^-=I₂，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，保证两边溶液呈电中性，左侧多余K⁺通过阳离子交换膜迁移至阴极，左侧生成I₂，右侧溶液中有KOH生成，碘单质与KOH不能反应，总反应相当于：2KI+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2KOH+I₂+H₂↑，故D正确；
故答案为：ABCD；
②从热溶液中析出晶体的方法是：冷却结晶；洗涤后的晶体有水分，所以要进行干燥；过滤后得到的晶体上吸附部分氢氧化钾等杂质，为得到较纯净的碘酸钾晶体，所以要进行洗涤，据此可知步骤⑤的操作名称为干燥，
故答案为：干燥；
（5）①淀粉遇到碘变蓝，依据I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-可知，当Na₂S₂O₃标准溶液刚好将碘全部反应，淀粉由蓝色变成无色，所以可以淀粉做指示剂，当淀粉由蓝色变成无色且半分钟不变化滴定达到终点；
故答案为：淀粉溶液； 滴最后一滴硫代硫酸钠时，溶液蓝色褪去，半分钟内不恢复；
②CuCl₂溶液与KI反应实质铜离子氧化碘离子生成生成碘化亚铜沉淀和单质碘，离子方程式：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
故答案为：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
③依据2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
得到 2Na₂S₂O₃～2Cu²⁺
         2                  2
试样中CuCl₂•2H₂O的物质的量为b mL×c mol/L，
试样中CuCl₂•2H₂O的质量百分数=$\frac{171bc×1{0}^{-3}}{a}$×100%，
故答案为：$\frac{171bc×1{0}^{-3}}{a}$×100%．

点评 本题考查了碘的物理性质、电解原理、碘离子的检验等性质，为高频考点，题目难度中等，涉及物质分离和提纯、基本实验操作计算等知识点，侧重分析与实验能力的考查．