Question

4．加碘食盐中加入的碘酸钾是一种白色结晶粉末，常温下性质稳定，加热至560℃开始分解．在酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，可与碘化物、亚硫酸盐等还原性物质反应．工业生产碘酸钾的流程如下：

（1）已知步骤①反应器发生的反应中，单质碘和氯酸钾的物质的量之比为6：11，则反应器中发生反应的化学方程式为6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑．
（2）步骤②中调节pH=10的目的是使KH（IO₃）₂转化为KIO₃．
参照碘酸钾的溶解度：

温度/℃	20	40	60	80
KIO3 g/100g H2O	8.08	12.6	18.3	24.8

操作③的方法是蒸发结晶．
（3）检验加碘食盐中的碘元素，学生甲利用碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生反应，然后用四氯化碳检验生成的碘单质时，甲应观察到的明显现象有液体分层，下层液体呈现紫红色．
学生乙对纯净的NaCl进行了如下实验：取1g纯净的NaCl，加3mL水配成溶液，然后滴入5滴淀粉溶液和1mL 0.1mol•L^-1 KI溶液，振荡，溶液无变化，然后再滴入1滴1mol•L^-1的H₂SO₄，振荡，一段时间后溶液变浅蓝色．请推测实验中产生蓝色现象的可能原因，用离子方程式表示4I^-+4H⁺+O₂═2I₂+2H₂O．
（4）学生丙查阅有关食品碘强化剂的资料后知道，碘酸钙也是一种允许使用的食品碘强化剂，它是一种白色结晶或结晶性粉末，难溶于水和乙醇．丙同学在氯化钙溶液中加入理论量的碘酸钾溶液，反应生成的沉淀经水洗后，室温下干燥得碘酸钙晶体，加热至160～540℃变成无水物，此时固体质量为原晶体质量的78.3%，写出制备碘酸钙晶体的离子方程式：Ca²⁺+2IO${\;}_{3}^{-}$+6H₂O═Ca（IO₃）₂•6H₂O；检验沉淀已经洗涤干净的方法是在最后一次洗涤液中加入硝酸银溶液，若无白色沉淀说明已经洗涤干净．

Answer 1

分析 （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；单质碘和氯酸钾的物质的量之比为6：11，6mol碘单质化合价升高了60价，则11mol氯酸钾化合价降低了60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，设生成的氯气的物质的量为x、氯化钾的物质的量为y，则23x+y=11，10x+6y=60，据此计算出氯气、氯化钾的物质的量，配平反应的化学方程式；
（2）KH（IO₃）₂在碱性条件下可以转化成KHIO₃，根据物质的溶解度可以确定溶液获得晶体的方法；
（3）KIO₃和KI在酸性条件下发生氧化还原反应生成I₂，加入CCl₄，碘可以被四氯化碳萃取，在酸性条件下，I^-可被空气中的O₂氧化成I₂，碘遇淀粉显蓝色；
（4）设Ca（IO₃）₂•xH₂O，根据题意：$\frac{390}{390+18x}$×100%=78.3%，x=6，根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式，可以根据沉淀表面是否有氯离子判断沉淀是否已经洗涤干净；

解答 解：（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；单质碘和氯酸钾的物质的量之比为6：11，6mol碘单质化合价升高了60价，则11mol氯酸钾化合价降低了60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，设生成的氯气的物质的量为x、氯化钾的物质的量为y，则2x+y=11，10x+6y=60解得x=3、y=5，即反应产物氯气的化学计量数为3、氯化钾的计量数为5，所以反应的化学 方程式为：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，
故答案为：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
（2）KH（IO₃）₂在碱性条件下可以转化成KHIO₃，所以步骤②中调节pH=10的目的是使KH（IO₃）₂转化为KIO₃，由于KIO₃的溶解度受温度的影响较大且分解温度较高，所以采取蒸发结晶的方法，
故答案为：使KH（IO₃）₂转化为KIO₃；蒸发结晶；
（3）KIO₃和KI在酸性条件下发生氧化还原反应生成I₂，加入CCl₄，碘可以被四氯化碳萃取，所以下层呈紫红色，在酸性条件下，I^-可被空气中的O₂氧化成I₂，所以当加入淀粉溶液时呈蓝色，反应的离子方程式为4I^-+4H⁺+O₂═2I₂+2H₂O，
故答案为：液体分层，下层液体呈现紫红色；4I^-+4H⁺+O₂═2I₂+2H₂O；
（4）设Ca（IO₃）₂•xH₂O，根据题意：$\frac{390}{390+18x}$×100%=78.3%，x=6，根据电荷守恒和元素守恒可知，制备碘酸钙晶体的离子方程式为Ca²⁺+2IO${\;}_{3}^{-}$+6H₂O═Ca（IO₃）₂•6H₂O，可以根据沉淀是否已经洗涤干净的方法是在最后一次洗涤液中加入硝酸银溶液，若无白色沉淀说明已经洗涤干净，
故答案为：Ca²⁺+2IO${\;}_{3}^{-}$+6H₂O═Ca（IO₃）₂•6H₂O；在最后一次洗涤液中加入硝酸银溶液，若无白色沉淀说明已经洗涤干净．

点评 本题考查了离子反应方程式的书写以及实验基本操作，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，题目难度中等．