Question

3．为了预防碘缺乏症，国家规定每千克食盐中应含有40～50mg碘酸钾．碘酸钾晶体具有较高的稳定性，但在酸性溶液中，碘酸钾是一种较强的氧化剂，能跟某些还原剂反应生成碘；在碱性溶液中，碘酸钾能被氯气、次氯酸等更强的氧化剂氧化为更高价的碘的含氧酸盐．工业生产碘酸钾的流程如图所示．

（1）碘在周期表中的位置为第五周期，第ⅦA族；
（2）碘、氯酸钾、水混合反应时，若两种还原产物所得电子的数目相同，请配平该反应的化学方程式：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
（3）混合反应后，用稀酸酸化的作用是促进氯气从反应混合物中逸出，在稀盐酸和稀硝酸中不能选用的酸是稀盐酸，理由是盐酸能还原已生成的碘酸氢钾；
（4）试剂X的化学式为KOH，写出用试剂X调pH的化学方程式KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O；
（5）如果省略“酸化”、“逐氯”、“结晶①、过滤”这三步操作，直接用试剂X调整反应混合物的pH，对生产碘酸钾有什么影响？反应产生的氯气跟KOH反应生成KClO，KClO能将KIO₃氧化成KIO₄从而不能得到碘酸钾．

Answer 1

分析 碘、氯酸钾、水混合反应时生成氯化钾、氯气和KH（IO₃）₂，加入稀硫酸酸化加热赶出氯气，冷却结晶过滤洗涤得到晶体，晶体溶解，加入试剂X为碱调节溶液PH，加热蒸发结晶干燥得到碘化钾，
（1）53号元素I，原子核外有5的电子层，最外层电子数为7，以此确定元素在周期表中的位置；
（2）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；
（3）由信息可知，碘酸钾能被氯气氧化，由工艺流程可知酸化的目的是将氯气从反应混合物中逸出，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，能氧化盐酸，被还原；
（4）加X调节pH时，不能引入杂质，KH（IO₃）₂与碱反应生成KIO₃；
（5）溶液中的氯气与KOH反应生成次氯酸钾，次氯酸钾具有强氧化性．

解答 解：（1）53号元素I，原子核外有5的电子层，最外层电子数为7，则应位于周期表第五周期，第ⅦA族，故答案为：第五周期，第ⅦA族；
（2）I₂+KClO₃+H₂O→KH（IO₃）₂+KCl+Cl₂↑，反应中碘元素化合价0价变化为+5价，氯元素化合价+5价变化为-1价和0价，碘、氯酸钾、水混合反应时，若两种还原产物所得电子的数目相同，ClO₃^-～Cl^-～6e^-，2ClO₃^-～Cl₂～10e^-，电子转移数为30，5ClO₃^-～5Cl^-～30e^-，6ClO₃^-～3Cl₂～30e^-，则电子转移总数60，得到还原产物物质的量之比为：5KCl～3Cl₂，I₂～2IO3-～10e^-，单质系数为6，KClO₃前系数为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，结合原子守恒配平化学方程式为：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，
故答案为：6、11、3、6、5、3；
（3）由信息可知，碘酸钾能被氯气氧化，由工艺流程可知酸化的目的是将氯气从反应混合物中逸出，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，盐酸能还原已生成的碘酸氢钾，不选用稀盐酸，
故答案为：促进氯气从反应混合物中逸出；稀盐酸；盐酸能还原已生成的碘酸氢钾；
（4）加X调节pH时，不能引入杂质，KH（IO₃）₂与碱反应生成KIO₃，所以要加入KOH，其反应的方程式为：KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O；
故答案为：KOH；KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O；
（5）溶液中的氯气与KOH反应生成次氯酸钾，次氯酸钾具有强氧化性，KClO能将KIO₃氧化成KIO₄从而不能得到碘酸钾；
故答案为：反应产生的氯气跟KOH反应生成KClO，KClO能将KIO₃氧化成KIO₄从而不能得到碘酸钾．

点评 本题考查了碘酸钾的制备、实验操作评价以及有关计算，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力．