Question

15．碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病．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过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘．以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示．
请回答下列问题：
（1）碘是紫黑色物质，实验室常用升华方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘．
（2）写出碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢反应的离子方程式：2IO₃^-+2H⁺+5H₂O₂=I₂↓+5O₂↑+6H₂O
（3）电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，将该溶液加入阳极区．另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却．图中的序号3应为阴离子交换膜（填“阳”或“阴”）；电解时，阳极上发生反应的电极反应式为I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O．
（4）教材中利用KI与空气的反应来探究反应速率与温度的关系，现有1mol/L的KI溶液、0.1mol/L的H₂SO₄溶液、淀粉溶液，则实验时这几种试剂的加入顺序为：
KI溶液、淀粉溶液、0.1mol/LH₂SO₄溶液；反应的离子方程式为4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O．
（5）已知KI+I₂?KI₃，将I₂溶于KI溶液，在低温条件下，可制得KI₃•H₂O．该物质作为食盐加碘剂是否合适？否（填“是”或“否”），并说明理由低温制备的KI₃受热易分解为I₂，而I₂受热易升华．为了提高加碘盐（添加KI）的稳定性，可加稳定剂减少碘的损失．下列物质中有可能作为稳定剂的是AC．
A．Na₂S₂O₃B．AlCl₃C．Na₂CO₃D．NaNO₂．

Answer 1

分析 （1）碘是紫黑色固体；加热时碘易升华．
（2）KIO₃在酸性介质中与过氧化氢作用生成单质碘和氧气；
（3）电解时，阳极上发生氧化反应，碘离子在阳极上失去电子结合氢氧根生成碘酸根离子；
（4）KI溶液在硫酸提供的酸性环境下，被氧气氧化成单质碘，碘单质遇到淀粉变蓝，通常利用此性质检验碘，从而判断反应速率的快慢；
（5）根据KI具有还原性及氧化还原反应、KI₃在常温下不稳定性来分析；根据提高加碘盐（添加KI）的稳定性，主要是防止I^- 被氧化来分析；为了提高加碘盐（添加KI）的稳定性，可加稳定剂减少碘的损失，所以稳定剂是和碘化钾不反应的物质．

解答 解：（1）碘是紫黑色固体；加热条件下碘易升华，杂质不易升华，所以采用升华的方法分离碘单质，故答案为：紫黑色；升华；
（2）KIO₃在酸性介质中与过氧化氢作用生成单质碘和氧气，+5价碘元素降低生成碘单质，-1价的氧升高生成氧气，该反应的离子反应方程式为2IO₃^-+2H⁺+5H₂O₂=I₂↓+5O₂↑+6H₂O，故答案为：2IO₃^-+2H⁺+5H₂O₂=I₂↓+5O₂↑+6H₂O；
（3）电解时，阳极上发生氧化反应，碘离子向阳极移动，在阳极上失去电子生成碘酸根离子，电极反应式为I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O，所以阴极的阴离子氢氧根要移向阳极，所以图中的序号3应为阴离子交换膜，故答案为：阴；I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O；
（4）KI溶液在硫酸提供的酸性环境下，被氧气氧化成单质碘，碘单质遇到淀粉变蓝，通常利用此性质检验碘，从而判断反应速率的快慢，所以应先加入淀粉溶液，后加入0.1mol/LH₂SO₄溶液，反应的离子方程式为：4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O，故答案为：淀粉溶液；0.1mol/LH₂SO₄溶液；4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O；
（5）KI作为加碘剂的食盐在保存过程中，KI会被空气中氧气氧化，KI在潮湿空气中氧化的反应化学方程式为：4KI+O₂+2H₂O═2I₂+4KOH，根据题目告知，KI₃•H₂O是在低温条件下，由I₂溶于KI溶液可制得．再由题给的信息：“KI+I₂?KI₃”，可知KI₃在常温下不稳定性，低温条件下易分解为KI和I₂，KI又易被空气中的氧气氧化，I₂易升华，所以KI₃•H₂O作为食盐加碘剂是不合适的；提高加碘盐（添加KI）的稳定性，主要是防止I^- 被氧化，根据题给信息“还原性：S₂O₃^2-＞I^-”和氧化还原反应的强弱规律，可以选Na₂S₂O₃作稳定剂；又由题给信息“3I₂+6OH^-═IO₃^-+5I^-+3H₂O”，可知I₂与OH^-会发生反应生成IO₃^-和5I^-，而Na₂CO₃水解呈碱性，因而也可以用Na₂CO₃作稳定剂，防止加碘盐（添加KI）在潮湿环境下被氧气氧化．至于AlCl₃，水解后呈酸性，且还原性I^-＞Cl^-，所不能作稳定剂；NaNO₂当遇强还原性物质时能表现出氧化性，则NaNO₂与KI能发生氧化还原反应为2NO₂^-+2I^-+4H⁺=2NO↑+I₂+2H₂O，所以不能作稳定剂，
故答案为：否；低温制备的KI₃受热易分解为I₂，而I₂受热易升华；AC．

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，难度不大，明确酸性条件下碘离子和碘酸根离子能生成碘单质，碱性条件下，碘能和氢氧根离子生成碘离子和碘酸根离子．