Question

加碘食盐中加入的碘酸钾是一种白色结晶粉末，常温下很稳定，加热至560℃开始分解．工业生产碘酸钾的流程如图：

（1）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．用四氯化碳检验所生成的碘时，主要用到的玻璃仪器有

 

．
（2）从滤液中得到KIO₃成品的操作为

 

，操作时除不断用玻璃棒搅拌外，还需要注意的事项有

 

．
（3）某探究学习小组测定加碘食盐中碘的含量，设计的实验步骤如下：
①准确称取w g食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解；
②用稀硫酸酸化所得溶液，加入过量KI溶液，使KIO₃与KI反应完全；反应的方程式如下，请配平：

 

KIO₃+

 

KI+

 

H₂SO₄═

 

K₂SO₄+

 

I₂+

 

H₂O；
③生成的碘单质用Na₂S₂O₃溶液滴定，反应的离子方程式为：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-．滴定时，选择

 

为指示剂，眼睛应该注视

 

，达到滴定终点时的现象为

 

，加入物质的量浓度为2.0×10^-3mol?L^-1的Na₂S₂O₃溶液10.0mL时，恰好反应完全．
（4）该加碘食盐样品中的碘元素含量是

 

mg/kg（以含w的代数式表示）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,氧化还原反应方程式的配平

专题：实验题,氧化还原反应专题

分析：（1）根据实验操作可知，用四氯化碳检验碘时，需要用到萃取，则需要用到分液漏斗；
（2）由KIO₃溶液得到KIO₃成品，则需要蒸发结晶；根据蒸发结晶所需要的注意事项判断；
（3）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根据反应的离子方程式可知，第②步生成的碘单质被消耗，则可选用与碘单质显色的淀粉做指示剂；根据滴定操作注意事项回答；
（4）根据硫代硫酸钠与碘酸钾的关系式计算碘酸钾的物质的量，再根据质量分数公式计算碘的含量．

解答： 解：（1）（1）根据实验操作可知，用四氯化碳检验碘时，需要用到萃取，则需要用到分液漏斗，故答案为：分液漏斗；
（2）由KIO₃溶液得到KIO₃成品，则需要将溶剂蒸发掉，而得到晶体，该操作为蒸发结晶；当蒸发到较多晶体析出时，溶剂较少，为了防止形成的晶体KIO₃受热分解，应停止加热，用仪器的余热蒸干溶剂，故答案为：蒸发结晶；当析出较多晶体时，应停止加热，利用余热蒸干；
（3）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，化学方程式可写为：1 KIO₃+5 KI+3 H₂SO₄═3 K₂SO₄+3 I₂+3 H₂O，故答案为：1、5、3、3、3、3；
③根据反应的离子方程式可知，第②步生成的碘单质被消耗，则可选用与碘单质显色的淀粉做指示剂；滴定时，眼睛应时刻注视溶液颜色变化，防止滴定过量；滴定终点时，为了防止出现滴定不足或者滴定过量，应保持溶液半分钟内颜色不变，故答案为：
淀粉；   锥形瓶内溶液颜色的变化；当滴入最后一滴时，溶液蓝色刚好消失，且30秒内不恢复；
（4）设碘酸钾的物质的量为x．
KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O①；   I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-②，将方程式②×3+①得
IO₃^-+6H⁺+6S₂O₃^2-=I^-+3S₄O₆^2-+3H₂O
1               6
x              2.0×10^-3mol/L×0.01L
x=

2.0×10-3mol/L×0.01L

6

=

1

3

×10^-5mol，根据碘原子守恒知，碘元素的质量=

1

3

×10^-5mol/L×127g/mol=

127

3

×10^-5g，所以碘元素的质量分数=

127 3 ×10-5

w

×100%=

1270

3w

mg/kg，故答案为：

1270

3w

．

点评：考查物质组成与含量的测定、对实验原理理解、氧化还原滴定、阅读获取信息的能力等，难度较大，是对知识的综合运用，理解实验原理是解题的关键，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力．